潮汐的数学摸型

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潮汐是海边是最常见的现象,每天都有着固定的时间潮涨潮落。

潮汐现象主要就是月亮引起的。

月亮作为一个直径达3476公里的天体,虽然相比较地球很小,但是月球其实还是有着非常巨大的引力。

潮汐的数学摸型


潮汐力就是由月球对地球的引力差。

潮汐力是引力源对一个物体产生引力作用时,物体上各个点因为离引力源的距离不同,受到的引力也不同。

由于地球的直径太大,达到1.27万公里的明显差距,而且木星这个引力源又非常的强大,所以地球靠近木星的地方和远离木星的地方受到的引力差异很明显。

地球靠近木星的那边受力比较大,会把地球往里拉,地球就会被撕扯。

当地球越来越靠近木星时,一旦引力差引起的潮汐力大于地球自身可承受的力量极限时,地球将无可避免的被撕碎。

潮汐的数学摸型


月球在不停的远离地球。美国阿波罗登月计划中曾在月球上放下一个激光探测器,用于测量地月距离的。

经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。

当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。

月球和地球的自转速度都在不停的降低,因为角动量的关系,地月间的距离会因此而不停的增加。

虽然增加幅度不大,每年只有3.8cm,但是日积月累后的距离是非常明显的。

科学家预测,6亿年后,地月间的平均距离会从38.4万公里基础上再增加23500公里,达到近41万公里。

到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。

海水潮汐是大家比较熟知一种自然现象,其成因大约在17世纪就已经解决。但目前对此问题的回答仍显含糊混乱。如果把潮汐完全归因于引力,那么潮汐应该是朝向引力源(日或月)的一面鼓起,而背向引力源一面凹陷。另一方面,月球的潮汐幅度超过太阳潮汐幅度的一倍多,但月球对地球的引力却远小于太阳对地球的引力。所以说,把潮汐简单地归因于完全由引力引起,是完全错误的。

潮汐的数学摸型


地球自转只能使海水向四周均匀隆起,对潮汐毫无贡献,可不予考虑,所以,在受力分析时,可将自转运动与公转运动分离开。因地球上任意一质点的公转半径都是相同的,所以每一质点受到的公转离心力也都是相同的。由匀速圆周运动定律(离心力=向心力)知,地球上任意质点P(质量为m)受到的公转离心力(惯性力)均等于太阳对地心的引力,得:

mω²R=GMm/R² ⑴

式⑴中,等号左边是离心力,右边是向心力,即引力。特别强调下,物体做匀速圆周运动时,物体上任意一质点的离心力,并不取决于该质点的轨迹半径,而是取决于物体质心的轨迹半径,即圆周运动轨道。物体自转形成的离心力,与轴对称处质点的离心力相抵消。

质点P受到的太阳引力与距离平方成反比,为GMm/(R+rsinθ)²,公转离心力与引力之差(代数和),便是使潮汐隆起的力,称为引潮力(F),结合式⑴得:

F=mω²R-GMm /(R+rsinθ)²= GMm[1/R²-1/(R+rsinθ)²]≈2GMmrsinθ/R³ ⑵

潮汐的数学摸型


在式⑵引潮力的解过程中,约等号左边项,确实是地心与质点间的引力差,这是因为,地球上任一质点离心力与地心处受到的引力相等,是算式化简的必要方法过程。如果据此理解成引潮力源自引力差,便割裂了引潮力与基本定律的逻辑联系,所以把引潮力归因于引力差的说法,虽不能说是错误的,但绝对是不合适的。而是应根据算式(数学模型)建立之初的物理意义,来判断结果的真正起因。

由式⑵可知,地球在公转轨道外侧的部分,即图2中坐标系的一、二象限(0

由于月球表面没有液体,引潮力只能使月球发生弹性和塑性形变,在天文学中称为固体潮。由引潮力公式⑵可知,此时m1受力向上,m2受力向下,从而对月球形成绕质心(坐标原点)的转动力矩。

由于月球固体潮的塑性形变将消耗转动或摆动能量,而转变为月球的内能,所以月球最终将被锁定在引潮力最大时的y轴上,形成月球总是一面朝向地球的同步卫星,这种现象在天文学中称为潮汐锁定。

潮汐锁定不能做到使月球一面精准指向地心。由于月球的公转轨道为椭圆形,要保持正圆轨道,必须进行不间断的外力控制。引力潮周期性地偏离地心,而形成周期性摆动,天文学中称为物理天平动。还有月球自转轴与公转轨道面法线间存在的交角等,形成的几何天平动。(天平动最早由牛顿推算出,后来得到证实)。

潮汐的数学摸型


无论是数学理论的建立过程,还是普通的演算过程,一点都不能差。否则,不管多少人,付出多少努力,都必将失败无疑。而对于物理学,还要再加上理解、判断这条,同样是“一点不能差”,否则,不但必将失败,还将阻碍科学的发展及技术上的创新。

可见暗物质探测卫星“悟空”号及所有暗物质探测实验,必将失败。是暗物质错误应用万有引力定律的结果。即将实施的引力波探测“天琴计划”(也是发射卫星),根本不值期待。美国的LIGO装置,只能靠地球的自转和公转进行平面巡天,根本做不到全方位立体巡天,但却在短短三年时间(2015年9月14日,2015年12月26日,2017年1月4日)里,三次探到极罕见(实际上根本没见过)的天文现象一一裸黑洞相撞,及所产生的引力波,且无佐证(因探测原理为首次应用,所以必须要有成熟佐证),可见结果极不可信。而“天琴计划”同样是LIGO方式巡天。当初量子卫星“墨子”号发射时,便有人说不能成功,可能就是所谓的‘光速限制’吧。而实际它的成功率很大。因为光速限制只适用于实物粒子,不适用于‘场物质’,否则相对论便不能诞生。

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