海洋中为什么会有潮汐?涨潮时海水是从哪里来的?退潮时海水在哪里?

本质上,海洋的潮起潮落,其实就是海水运动状态的变化。根据牛顿第一定律,物体会一直保持匀速直线运动或静止,直到有外力迫使其改变运动状态。那么是什么外力改变了海水的运动状态呢?答案是其他天体的引力。

在太阳系中,地球主要受太阳和月球两个天体的引力影响。虽然太阳的质量很大(与月球相比),但日地平均距离高达654.38+0.5亿公里,而月地平均距离只有38万公里左右。引力与质量成正比,与距离的平方成反比,所以月球引力对地球的影响大于太阳,也就是说地球的海洋。

地球表面上距离月球最近的点受到月球的引力最大,所以我们可以称之为“近月点”。但是,这个点在地球表面的位置是不固定的。因为地球每24小时自转一周,月球每27.32天绕地球公转一周,“近月点”在地球表面的位置会有规律的变化。

另一方面,由于海水可以认为是液态物质,容易受到月球引力的影响,所以海水会汇聚到“近月点”附近的区域,从而形成高潮现象,而且由于地球的海洋都是连在一起的,当海洋的某个区域出现高潮时,其他海域的海水就会减少,从而形成低潮。

所以我们可以做一个简单的总结:地球海洋的潮起潮落,其实就是在地球自转和月球公转的过程中,海水在月球引力的作用下有规律的流动,所以涨潮时的海水其实来自于退潮时的海域,反之,退潮时的海水其实是去了涨潮时的海域。

所以问题简单解释一下?其实并不是。通常情况下,地球上的海洋一天会有两次涨潮和落潮,而出现这种情况的原因是,面对月球的一面和背对月球的一面会出现高潮,大概就像这张图。

那么问题来了,如果海洋的潮起潮落是月球引力造成的,为什么地球会“背对”月球上升呢?月球在这边的引力不是更小吗?其实这个可以解释。

我们通常认为地月系统是“月球绕地球转,地球不动”,如下图。

但事实并非如此。你要知道引力是相互作用的。在月球的影响下,地球实际上会移动。其实地球和月球都是在绕着自己的* * *质心运动,但是因为地球的质量远大于月球的质量,所以这个* * *质心落在了地球内部(如下图所示)。

所以地月系的运行应该如下图所示。

在这个过程中,地球上的物质会受到“离心力”的影响,有远离地球、月球、月球质心的趋势(注:“离心力”是为了方便在非惯性系中讨论相关问题而引入的虚力,其本质是物体惯性的表述,所以我们给这个力加上引号)。

“离心力”(f)可以用“F = mω^2r”来描述,其中m、ω、r分别代表质量、角速度和物体到旋转中心的距离。可以看出,“离心力”的大小与r成正比..

这意味着地球表面距离月球最远的区域受到的“离心力”最大,因此海水也会向这一区域汇聚,因此地球对月球的“背”侧出现涨潮也就不足为奇了。