Vuorovesivoimat

Vuorovesivoimat  - voimat , jotka syntyvät kappaleissa , jotka liikkuvat vapaasti epätasaisessa voimakentässä . Tunnetuin esimerkki vuorovesivoimista ovat maapallon vuorovedet , josta niiden nimi tulee.

Yleisimmässä tapauksessa vuorovesivoimat ovat voimia, jotka aiheuttavat vaikutuksia, jotka ilmenevät, kun epähomogeeninen voimakenttä vaikuttaa laajennettuun kohteeseen, riippumatta siitä, minkä liikkeen se tekee ja mistä tämä kenttä johtuu. Voimakenttä voi olla luonteeltaan joko gravitaatio tai sähkömagneettinen (jos kehossa on sähkövaraus , paikallaan tai liikkuva suhteessa kentän lähteisiin).

Joten voimakkuudeltaan kasvavassa gravitaatiokentässä (eli gravitaatiomoduulin vakiogradientilla ) kierrejousi putoaa vapaasti suorassa linjassa kasvavalla kiihtyvyydellä ja venyy putoamissuuntaan vakioarvolla niin, että sen kimmovoimat tasapainottaisivat gravitaatiokentän intensiteettigradienttia.

Vuorovesivoimien fyysinen luonne gravitaatiokentässä

Laajennetun kappaleen osalta, joka sijaitsee gravitaatiomassan painovoimakentässä , painovoimat vaihtelevat kehon lähi- ja kaukosivuilla. Ja näiden voimien ero johtaa kehon muodonmuutokseen kenttägradientin suunnassa . On oleellista, että tämän kentän intensiteetti , jos se on luotu pistemassoilla , pienenee käänteisesti etäisyyden neliöstä näistä massoista. Tällainen spatiaalisesti isotrooppinen kenttä on keskuskenttä . Painovoimakentän voimakkuuden mitta on vapaan pudotuksen kiihtyvyys .

Koska kentän superpositioperiaate osoittautuu päteväksi laajalla voimakkuusarvoalueella , kentänvoimakkuus voidaan aina löytää kenttälähteen yksittäisten osien luomien kenttien vektorisummalla siinä tapauksessa, että ongelman olosuhteisiin nähden, sitä ei voida pitää pistelähteenä. Vähemmän merkittävää ei ole se, että laajennetun pallomaisen kappaleen tapauksessa, jonka tiheys on tasainen , on mahdollista esittää sen luoma kenttä sellaisen pistelähteen kenttänä, jonka massa on yhtä suuri kuin laajennetun kappaleen massa keskittyneenä siihen. geometrinen keskusta.

Yksinkertaisimmassa tapauksessa gravitaatiopistemassalle etäisyydellä vapaan pudotuksen kiihtyvyys (eli näiden kappaleiden yhteisesti luoman gravitaatiokentän intensiteetti)

missä G  on gravitaatiovakio . Muutos kiihtyvyydessä da (vuorovesikiihtyvyys a t ) etäisyyden muutoksella :

Siirtymällä kiihtyvyydestä voimiin , kappaleen osalle, jonka massa on μ , joka sijaitsee etäisyydellä r kehon keskustasta, joka sijaitsee etäisyydellä R gravitaatiomassasta M ja joka sijaitsee suoralla linjalla, joka yhdistää massat μ ja M , vuorovesivoima on:

Vuorovesivoimien fyysinen olemus voidaan myös visualisoida Keplerin kolmannen lain avulla, joka myös kuvaa kappaleiden liikettä epähomogeenisessa gravitaatiokentässä. Tämä laki sanoo, että kappaleiden pyörimisjaksojen neliöt keskeisessä gravitaatiokentässä ovat suhteessa niiden kiertoradan puolipääakseleiden kuutioihin; siten kappale (tai sen osa), joka on lähempänä voimakentän lähdettä, liikkuu kiertoradalla suuremmalla nopeudella kuin kauempana oleva. Esimerkiksi Maa kiertää Auringon nopeudella noin 29 km / s, Mars  - 24 km / s ja Jupiter  - 13 km / s. Jos yhdistämme Marsin henkisesti Maahan ja Jupiteriin (vastakkaisissa kohdissa) eräänlaisella äärettömän vahvalla köydellä, niin Marsin pinnalle (köyden kiinnityskohtiin) muodostuu välittömästi kaksi vuorovesikumplaa, ja pian Mars olla näiden itse asiassa vuorovesivoimien repeämiä. Maa-Kuu -järjestelmässä tällainen vuorovesivoimien lähde voidaan edustaa Maan liikkeellä kiertoradalla Maa-Kuu -järjestelmän yhteisen massakeskuksen ympärillä. Maan osa, joka on lähempänä tätä massakeskusta, pyrkii liikkumaan nopeammin kuin kauempana oleva osa, jolloin muodostuu vuorovesi , joka näkyy erityisesti hydrosfäärissä .

Painovoimakenttien päällekkäisyyden periaatteen nojalla kahden painovoimakappaleen järjestelmässä vuorovesivoimat voidaan tulkita painovoimakentän poikkeamaksi kehon läheisyydessä toisen painovoiman painovoiman vaikutuksesta. mikä tahansa piste massakappaleen läheisyydessä voidaan saada vähentämällä tämän pisteen todellisen painovoimakiihtyvyyden vektorit ja massan aiheuttama painovoimakiihtyvyysvektori (katso kuva 2). Kuvasta näkyy, että vuorovesivoimat venyttävät kehoa painovoiman suunnan suuntaisesti ja puristavat sitä kohtisuoraan.

Vuorovesivoimat pyörivissä kappaleissa

Tyypillinen tapaus on ikuinen putoaminen, jonka aiheuttavat taivaankappaleet pyörivät yhteisen massakeskuksen ympärillä . Tältä osin vuorovesivoima on termi, joka ei ole juurtunut vain tähtitiedossa ja taivaanmekaniikassa, vaan se on myös varsin sovellettavissa pyörimistapaukseen minkä tahansa keskipistevoimien vaikutuksesta . .

Vuorovesivoimat teknisessä mekaniikassa

Vuorovesivoimien syntymisen fysikaalinen perusta on ero keskipetaalisten voimien intensiteetissä, jotka vaikuttavat minkä tahansa pyörivän kappaleen alkeistilavuuksiin, jotka sijaitsevat eri etäisyyksillä pyörimiskeskipisteestä, riippumatta siitä, onko tämä keskus kehon sisällä vai sen ulkopuolella. Siinä tapauksessa, että nämä voimat kehon kussakin pisteessä tasapainotetaan mistä tahansa alkuperästä olevilla voimilla, pyörivä kappale säilyttää muotonsa riippumatta sen aineen aggregaatiotilasta . Joten esimerkiksi pieni pyörivä pisara säilyttää eheytensä pintajännitysvoimien vaikutuksesta , vaikka se deformoituukin prosessin aikana.

Tietyn keskuksen ympärillä pyörivä (tai kiertävä) kappale säilyttää muotonsa, jos minkä tahansa sen etäisyyden päässä pyörimiskeskipisteestä sijaitsevan pisteen pyörimiskulmanopeus on vakio ja sama tämän kappaleen kaikissa pisteissä. Tässä tapauksessa niiden keskikiihtyvyydet ovat yhtä suuret , eli ne kasvavat lineaarisesti siirtyessään pois vetokeskuksesta.

Pyörivän kappaleen aineen kiihtyvyyksien, tiheyden ja mekaanisten ominaisuuksien eroista johtuen voi syntyä hyvin monimutkainen voimakenttä. Juuri tätä asiaa tarkastellaan, kun puhumme vuorovesivoimista ja niiden toiminnasta. Tämän voimakentän resultantti on kuitenkin aina kiertokeskiötä kohti suunnattu sentripetaalinen voima , joka on yhtä suuri kuin kappaleen kunkin alkeistilavuuden ja sen massan kokeman keskikiihtyvyyden tulo.

On oleellista, että dynamiikassa ei vaadita muiden voimien, esimerkiksi " keskipakovoiman " käyttöönottamista, jotta selitettäisiin kappaleen pyörimisilmiötä tietyn kappaleen ympärillä , koska siihen liittyvä vaikutus on ei muuta kuin Newtonin ensimmäisen lain ilmentymä . Ja jos tätä termiä kuitenkin käytetään, niin Newtonin kolmannen lain mukaisesti vain suhteessa toiseen kappaleeseen, joka luo keskipitkävoiman [1] .

Kun heitetään urheiluvasaraa , sen pyöriminen kehän ympäri johtuu voimasta, joka syntyy sen lähimpään pisteeseen kiinnitetyn narun venytyksen muodonmuutoksesta. Sen kauimmaiseen kohtaan kohdistuu voima, joka on yhtä suuri kuin narun muodonmuutoksesta aiheutuva voima sekä itse vasaran materiaalin reaktio sen jännitykseen. Tämä kokonaisvoima antaa tarvittavan kiihtyvyyden kaukaiseen pisteeseen, jossa vasara pyörii kokonaisuudessaan. Ja tämä huomio on sovellettavissa mihin tahansa vasaran kohtaan.

Ilmeisimmissä tapauksissa, kun kiertokeskus (kierto) on kehon ulkopuolella " keskipakovoiman " vaikutuksesta ( inertiaalisille viitekehykselle tämä ei ole muuta kuin eufemismi, joka on edelleen kätevä havainnollistamaan kehon toimintaa Newtonin liikelakeja, mutta sillä ei ole fyysistä merkitystä, koska sellainen voima, joka vaikuttaa kiihdytettyyn kappaleeseen inertiajärjestelmissä, ei ole fysiikassa tiedossa. Toisaalta keskipakovoiman käsite on olemassa ja on täysin perusteltu pyörivässä - ei- inertiaalinen - viitekehys, joka on esimerkiksi maan pinta) kehon reunapisteet "ytyvät" siirtymään pois kehon massakeskipisteestä, ja tämä keskus "taipumus" siirtyä poispäin pyörimiskeskusta lähinnä olevista reunapisteistä. Siten mikä tahansa esimerkiksi pallomainen kappale saa ellipsoidin muodon, joka pitenee molempiin suuntiin sen massakeskipisteen liikeradalta.

Tässä tapauksessa rungossa syntyvät muodonmuutokset aiheuttavat jännityksiä , jotka estävät kappaleen hiukkasten sironnan tangentiaalia pitkin, mikä joskus tapahtuu, kun syntyneet jännitykset ylittävät materiaalin vetolujuuden [1] . Usein tässä tapauksessa sanotaan, että kehon tuhoutuminen johtuu "keskipakovoimasta". Tämä on kuuluisa rintareppuefekti . Tekniikassa se on yksi syy, joka aiheuttaa nopeusrajoituksen pyörillä varustettuihin ajoneuvoihin.

Tunnettu tosiasia, että heilurikellot hidastuvat, kun ne siirretään matalille leveysasteille, puhuu väitetysti "keskipakovoiman" olemassaolon puolesta. Ensi silmäyksellä tämä voidaan selittää sillä, että painovoima kompensoituu jossain määrin esimerkiksi päiväntasaajalla "keskipakovoimalla", joka on suunnattu vastakkaiseen suuntaan Maan keskustasta, mikä väitetään selittää kellon hidastuminen.

Itse asiassa syy tähän vaikutukseen on se, että kellon heilurin pyöriminen yhdessä maan kanssa, samoin kuin minkä tahansa kappaleen yleensä maan pinnan alla , päällä tai yläpuolella , selittyy todellisen keskipitkän voiman vaikutuksella siihen. Tämä voima johtaa siihen, että tämän kappaleen liikerata ei ole suora viiva, joka on suunnattu tangentiaalisesti Newtonin ensimmäisen lain mukaan, vaan ympyrä, jonka säde on yhtä suuri kuin kappaleen etäisyys Maan pyörimiskeskipisteestä. Siten tämä kappale putoaa jatkuvasti (suhteessa vapaan liikkeen lentoradalle) jo kiihtyvyydellä, jonka suuruudesta keskusteltiin edellä. Näin ollen heilurin ripustuspiste liikkuu samalla kiihtyvyydellä Maan keskustaan, jonka arvo vähennetään maan keskinäisestä vetovoimasta ja kelloa hidastavasta heilurin kuormituksesta johtuvasta kiihtyvyydestä . , koska Galileon mukaan heilurin värähtelyjakso on kääntäen verrannollinen heilurin painon kokeman todellisen kiihtyvyyden neliöjuureen.

Vuorovesivoimat taivaanmekaniikassa

Taivaankappaleiden mekaniikassa pääasiallinen voima, joka aiheuttaa taivaankappaleiden liikkeen, on universaalin gravitaatiovoima , joka on verrannollinen niiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Siksi, säilyttäen vuorovaikutuksessa olevien kappaleiden mallin samankaltaisuuden, gravitaatiovoima kasvaa suhteessa kappaleiden absoluuttisten mittojen neljänteen potenssiin, ja maailmankaikkeuden mittakaavassa olevat gravitaatiovoimat ovat ratkaisevassa roolissa, mikä käytännössä ei ole havaittavissa, kun kappaleet ovat vuorovaikutuksessa Maan mittakaavassa.

Tyypillinen tapaus taivaanmekaniikassa on kahden massaltaan epäyhtenäisen taivaankappaleen gravitaatiovuorovaikutus. Esimerkiksi tähdet ja planeetat tai planeetta ja sen satelliitti. Tässä tapauksessa suurempaa taivaankappaletta pidetään painopisteenä, ja tarkastelun kohteena on pienen kappaleen liike painopisteen ympärillä, joka usein sijaitsee suuremmassa kappaleessa. Tässä tapauksessa yleisimmin havaittu tarkastelukohde on pieni kappale, esimerkiksi Maa Maa-Aurinko-järjestelmän yhteisesti luodussa gravitaatiokentässä.

Taivaankappaleen koon kasvaessa muotonsa säilyttämisessä sen oman painovoiman merkitys tulee yhä tärkeämmäksi, mikä geometrisesti summautuessaan keskinäisen painopisteen keskukseen suuntautuvaan voimaan johtavat siihen, että kokonaisvoima jokaiseen massaelementtiin vaikuttava vaikutus on verrannollinen etäisyyteen painopisteen keskipisteestä. Tämä varmistaa kehon pisteiden kokeman kiihtyvyyden lineaarisen kasvun, kun niiden etäisyys pyörimiskeskipisteestä kasvaa, säilyttäen siten saman pyörimiskulmanopeuden, joka on synonyymi kehon kokonaiskierrolle.

Edellä esitetty kappaleiden liikkeen dynamiikan tarkastelu mekaniikassa soveltuu myös taivaankappaleiden dynamiikkaan sillä selvennyksellä, että taivaankappaleisiin vaikuttavat voimat (toisin kuin urheiluvasara tai Formula 1 -auton pyörä) osoittautuvat vaihtelevat näiden kappaleiden mittojen sisällä ja pienenevät etäisyyden kasvun suuntaan painopisteestä. Näin ollen taivaankappaleen keskustasta kauimpana olevissa osissa vetovoiman vetovoiman painopisteeseen on puute, ei pelkästään siitä syystä, että koko kehon pyörimisen varmistamiseksi lisääntyy. Keskipisteessä tarvitaan voimaa, mutta myös siksi, että kiertokeskukseen vaikuttava voima painopisteen vetovoima pienenee huomattavasti.

Ja päinvastoin, kehon alueella, joka on lähinnä vetokeskusta, havaitaan tämän voiman ylimäärä, jota pahentaa vetovoiman lisääntyminen kiertokeskukseen etäisyyden neliön lain mukaan. Niinpä taivaankappaleen vastakkaisiin osiin vaikuttavien voimien gradientti. Tämä gradientti kompensoituu tiettyyn rajaan asti, jonka asettaa itsepainovoimakentän voimakkuus .

Tämä kokonaisvoima, riippumatta siitä, mihin kehon pisteeseen se kohdistuu, kohdistuu vain yhteen suuntaan, nimittäin kohti painopistettä. Ja siksi Kuun lentorata, joka ei ole vain Maan satelliitti, vaan myös aurinkokunnan jäsen ja joka siksi myös kiertää Auringon yhdessä Maan kanssa, on kaareva poispäin auringosta missä tahansa osiot. Kuun pyörimisestä Maan kanssa yhteisen keskustan ympärillä vain tämän lentoradan kaarevuussäde muuttuu sen eri pisteissä.

Mutta riittävän pienillä etäisyyksillä taivaankappaleesta yhteisestä painopisteestä vuorovaikutuksessa oleville kappaleille, aiheutuvat jännitykset voivat ylittää materiaalin lopullisen lujuuden ja itsepainovoiman toiminnan ja johtaa sen tuhoutumiseen. Tällaista vähimmäisetäisyyttä kutsutaan Rochen rajaksi , mikä ei ole historiallisesti täysin totta, koska Roche tutki kappaleiden tapausta, joilla ei ole lujuutta. G. Jeffreys tutki vuonna 1947 häiriintyneen kappaleen lujuuden ja sisäisen kinematiikan roolia , joka ehdotti hienostuneita laskentakaavoja. [2] Vuorovesivoimien toiminta selittää renkaiden muodostumisen Saturnuksen ja muiden korkeiden planeettojen ympärille . Tähtitieteessä uskotaan, että nämä renkaat muodostuivat satelliiteista, jotka lähestyivät "Rochen rajaa" pienemmällä etäisyydellä ja jotka vuorovesivoimat repivät erilleen. [3] Kosmogonialle on erityisen tärkeää, että pallon sisällä, jonka säde on pienempi kuin Rochen raja, aineen gravitaatiotiivistyminen yhden kappaleen (satelliitin) muodostumiseen on yleensä mahdotonta.

Vuorovesivoimien ilmenemismuotoja jäykissä taivaankappaleissa

Jos taivaankappale muodostuu joukosta hiukkasia, jotka eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa millään tavalla (esimerkiksi kaasu- ja pölysumu), niin niiden liikkuessa keskeisessä gravitaatiokentässä Keplerin lain mukaisesti , niiden pyörimiskulman kulmanopeudet ovat pienemmät hiukkasille, jotka ovat kauempana keskustasta, mikä on väistämätöntä johtaa kappaleen pituuden kasvuun liikkeen suunnassa.

Kaikissa taivaankappaleissa, sekä kiinteissä että nestemäisissä, ulkoisen gravitaatiovoiman gradienttia kompensoivat suurelta osin koheesiovoimat, jotka muuttavat suuntaaan kehon pyöriessä oman akselinsa ympäri ja aiheuttavat siten leikkausmuodonmuutoksia, joihin liittyy lämmön vapautumista. Näitä voimia tarkoitetaan, kun puhumme vuorovesivoimista. On luotettavasti todistettu, että Iolla ( Jupiterin kuu ) havaittu vulkanismi johtuu juuri näistä voimista.

Riippuen puolipääakselin arvoista ja häiritsevän kappaleen kiertoradan epäkeskisyydestä, vuorovedet häiriintyneessä taivaankappaleessa voivat joko hidastaa tai kiihdyttää sen pyörimistä akselinsa ympäri. Tämä muuttaa häiriintyneen kappaleen kulmamomenttia . Oletetaan, että Phobos, joka on erittäin matalalla kiertoradalla, lähestyy hitaasti Marsia ja antaa samalla positiivisen panoksen Marsin kulmaliikkeen absoluuttiseen arvoon. Ja Deimos, joka on kaukaisemmalla kiertoradalla (ylempänä kuin synkroninen kiertorata ), siirtyy hitaasti pois ja samalla pyrkii vähentämään Marsin kulmamomentin absoluuttista arvoa. Kuu sijaitsee myös synkronisen kiertoradan yläpuolella, ja siksi se myös siirtyy pois ja vähentää Maan kulmaliikemäärää. Kuu-Maa -järjestelmässä tämä hidastuminen miljoonien vuosien aikana on johtanut siihen, että Kuun pyörimisjakso akselinsa ympäri on tullut yhtä suureksi kuin sen kierrosjakso yhteisen painopisteen ympärillä (joka sijaitsee maan sisällä). ). Toisin sanoen Kuu on Maata kohti vain toisella puolella; tätä kiertoa kutsutaan spin-orbit resonanssiksi 1:1. Geologiset tiedot osoittavat, että muinaisina aikoina Maan päivä oli lyhyempi. Nykyään niiden keston lisäys Maan pyörimisnopeuden hidastumisesta on noin 1,5 ms vuosisadassa.

Useista olosuhteista riippuen taivaankappale, jonka pyöriminen muuttuu vuorovesivoimien vaikutuksesta, voi esiintyä sekä edellä mainitussa 1:1-resonanssissa että muissa spin-kiertoradan resonansseissa. Esimerkiksi Merkurius on 3:2 spin-kiertoradalla. Tämä tarkoittaa, että se tekee kolme kiertoa akselinsa ympäri ajassa, joka kuluu kiertääkseen Auringon kahdesti. On syytä uskoa, että kiviset eksoplaneetat lähellä tähtiä (esimerkiksi Gliese 581 d ) usein "jumiutuvat" korkeampiin resonansseihin (3:2, kuten Merkurius tai jopa korkeampi).

Koska maapallon koheesiovoimat estävät sen vuorovesimuodonmuutoksia, maankuoreen syntyy vuorovesikitkaa. Mukana oleva lämmön vapautuminen ei näytä suurta roolia Maan lämpötasapainossa, mutta sillä on valtava rooli lähellä olevien Jupiterin ja Saturnuksen kuiiden elämässä.

Vuorovesien muodonmuutokset voivat myös toimia maanjäristysten "laukaisijana".

Eksoplaneetoille , jotka liikkuvat kiertoradoilla , joilla on suuri epäkeskisyys ja joiden sisäinen sisältö sisältää useita ainekerroksia, kuten kuoren, vaipan ja ydinaineen kerroksia, vuorovesivoimat voivat vapauttaa lämpöenergiaa, joka voi edistää suotuisan ympäristön syntymistä ja ylläpitämistä. olosuhteet elämälle kosmisessa kehossa. [neljä]

Vuorovesivoimien ilmentyminen taivaankappaleissa nestekuorella

Useiden planeettojen pinnan peittävät nesteet, mukaan lukien vesi, joilla on viskositeetti , kestävät muodonmuutoksia, minkä Joule [5] osoitti vakuuttavasti kokemuksellaan lämpöenergian mekaanisen ekvivalentin määrittämisestä . Mutta käytännössä Maan nestekuoressa, kuten myös missä tahansa nesteessä yleensä, leikkausmuodonmuutokset eivät johda minkään havaittavan globaalin vaikutuksen ilmenemiseen, minkä vahvistaa se tosiasia, että poikittaisia ​​aaltoja ei voi esiintyä nesteissä ja ääniaalloissa niissä leviävät ovat luonteeltaan pitkittäisiä.

Valtamerissä viskositeetin vaikutus peittyy energeettisesti tärkeämmillä vesimassojen sekoittumisen aiheuttamilla prosesseilla, mukaan lukien voimakkaat merivirrat . Lisäksi mitä voimakkaampia vuorovesivoimat ilmaistaan ​​viskositeetin kasvun vuoksi nestemassassa, joka ympäröi taivaankappaletta, joka sisältyy yhteisen pyörimiskeskuksen ympärillä kiertävään kappalepariin, sitä heikompi vuorovesivaikutus ilmaistaan.

Edellä sanotusta seuraa, että sisäisen ja ulkoisen painovoiman tasapaino saavutetaan nestemäiselle planeettakappaleelle vain, jos se osoittautuu epämuodostuneeksi, toisin sanoen venyneeksi kohti painopistettä. Siten Maan nestekuori saa ellipsoidin muodon, jonka pääakseli on suunnattu kuuhun, vaikka sen muotoon ja suuntaukseen vaikuttaa myös Auringon sijainti. Voimakkaasti korostetun leikkausvastuksen puuttuminen vedessä ja sen viskositeetin vähäinen vaikutus mahdollistaa ( staattisen vuorovesiteorian puitteissa ) säilyttää suuntansa Kuuhun eikä olla mukana Maan päivittäisessä pyörimisessä.

On erityisesti korostettava, että väite, jonka mukaan vuorovesivaikutukset johtuvat "Kuun (Auringon) vetovoimasta", joka heijastui jopa vakavissa teoksissa [6] [7] , herättää kysymyksen siitä, mikä esti kuun (auringon) , joka on jo osoittanut vetovoimansa luomalla hyökyaallon ja vetäen lopulta koko vesimassan itseensä?

Vastaus tähän kysymykseen on, että Maa ja Kuu muodostavat binaarisen planeettajärjestelmän , joka on olemassa molemminpuolisen vetovoiman vuoksi ja pyörii yhteisen pyörimiskeskuksen ympäri (noin 2/3 maan säteestä poistettuna keskustasta) samalla tavalla. kulmanopeus jokaiselle taivaankappaleelle. Kuun kiertonopeus tämän keskuksen ympäri on noin yksi kierros 27 päivässä. Sama Maan pyörimiskulmanopeus lisätään sen pyörimisnopeuteen oman akselinsa ympäri, mikä johtaa yhden kierroksen vuorokaudessa.

Kuun painovoiman rooli vuorovesi-ilmiöiden muodostumisessa kuluu loppuun siinä, että Maa ja kaikki sen päällä olevat pyörivät vuotuisen ja päivittäisen kiertonsa lisäksi myös Maan ja Kuun yhteisen gravitaatiokeskiön ympäri. järjestelmä (kuten tekniikassa sanotaan, maa "lyö", kuin huonosti tasapainotettu ja keskitetty pyörä).

Sen jälkeen kun tämän planeettajärjestelmän jäsenten keskinäisen liikkeen ja molemminpuolisen vetovoiman parametrit ovat tulleet tunnetuiksi, "Kuun (Maan) gravitaatiovoimaa" ei enää tarvita. Mutta on tarpeen ottaa huomioon voimat, jotka varmistavat näiden taivaankappaleiden muodon säilymisen, jotka ovat pyörimistilassa yhteisen keskuksen ympärillä. Tällaiset voimat ovat koheesiovoimia ja oman painovoiman voimia, jotka eivät ole riippuvaisia ​​keskinäisistä painovoimavoimista .

Täsmälleen sama päättely pätee "Auringon painovoiman" aiheuttamien vuorovesivaikutusten selittämiseen.

Kuten Kuun ja Auringon tapauksessa, Maailmanmeren pisara muuttaa yllä olevan mukaisesti muotoaan, jolloin se saa ellipsoidin muodon, jonka pallolta vetäytyminen on vuorovesiaalto , joka kulkee vastakkaiseen suuntaan. Maan pyöriminen.

On oleellista, että tässä tapauksessa vesihiukkaset suorittavat ensimmäisessä approksimaatiossa vain värähteleviä liikkeitä pystytasossa eivätkä siirry aallon liikkeen suuntaan.

Edellä esitetyt pohdinnat perustuvat staattiseen teoriaan vuorovedestä jaksollisena ilmiönä, joka seuraa oletuksista valtamerestä, joka peittää koko maan pinnan. Todellisuudessa näin ei ole, ja vuorovesien laskemiseksi Laplace kehitti oman, yksityiskohtaisemman ja siksi monimutkaisemman dynaamisen vuorovesiteorian , jossa vaikka hän lähti olettamuksesta, että koko maapallo on upotettuna vuorovesipisaraan. Maailmanmerellä hän otti huomioon, että vuorovesivoimat siinä muuttuvat jaksollisen lain mukaan, joka on harmonisten komponenttien summa eri vaiheilla .

Maailman valtameren ja maan pinnan vuorovaikutusta ei pidä ymmärtää yksinkertaistetusti, toisin sanoen Maan pyörimisenä maailmanvaltameren pisaran sisällä jatkuvasti suuntautuneena ulkopuoliseen painovoimakohteeseen. Itse asiassa koko vesimassa pyörii Maan mukana, mikä ei "käänny" tämän pisaran sisällä ollenkaan. Ja jokainen vesihiukkanen, jättäen huomiotta virrat, pysyy samassa paikassa. Se on aalto, joka liikkuu suhteessa maahan, ja nykyaikainen vuorovesiteoria perustuu juuri värähtelyteoriaan . Dynaaminen teoria pitää Maailmanmerta värähtelyjärjestelmänä, jonka luonnollinen värähtelyjakso on noin 30 tuntia, johon vaikuttaa puolen vuorokauden pituinen häiriövoima. Tämä selittää erityisesti sen tosiasian, että maksimivuorovesi ei vielä tapahdu kuun ollessa korkealla [8] .

Vuorovesiteorian jatkokehitys oli Airyn luoma "vuorovesikanavateoria", joka otti huomioon rannikon vaikutuksen ja vesien syvyyden.

Merenpohjan suhteellisesta liikkeestä aiheutuva kitka ja valtamerten rantojen vaikutus vesimassan reunaan ovat lisäsyy Maan pyörimisnopeuden hidastumiseen. Siten vuorovesivoimat hidastamalla Maan pyörimistä pikemminkin estävät vuorovesivaikutuksen esiintymisen ja pidentävät sen esiintymien välistä aikaa.

Miljardeissa vuosissa, jos Maa käännetään sisäisen kitkan vuoksi kuuta kohti vain toisella puolella, vuorovedet eivät jaksoittaisena ilmiönä pysähdy, jos Maa-Kuu -järjestelmä jatkaa pyörimistä yhteisen pyörimiskeskuksen ympäri. (mutta tämän pyörimisen hidastuminen saa väistämättä Kuun siirtymään pois maasta). Tässä tapauksessa vuorovesi-ilmiöitä esiintyy vain tämän binäärijärjestelmän pyörimisen vuoksi Auringon ja Maan vetovoiman alueella, vaikka niiden vakavuus heikkenee huomattavasti. Ja jaksollisuus määräytyy järjestelmän pyörimisajan perusteella yhteisen pyörimiskeskuksen ympärillä [9] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Khaykin S.E. Inertia- ja painottomuuden voimat. M .: Kustantaja "Nauka" Fysikaalisen ja matemaattisen kirjallisuuden pääpaino. 1967
  2. ↑ <Jeffreys, H. Koheesion suhde Rochen rajaan. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol.107, s. 260-272 (1947) [1] >
  3. ↑ <Ludolf Schulz Planetologie. Birkhauser Verlag. Basel.Boston.Berliini.1993. ISBN 3-7643-2294-2 >
  4. ↑ Lenta.ru: Tiede ja teknologia: Tiede: Eksoplaneettojen vuorovedet osoittautuivat hyödyllisiksi elämään
  5. ↑ Frish S. A. ja Tmoreva A. V. Yleisen fysiikan kurssi, fysiikan, matematiikan oppikirja ja valtionyliopistojen fysiikan ja tekniikan laitokset. - Osa I. - M .: GITTL, 1957.
  6. ↑ Shchuleikin V.V. Meren fysiikka. - M .: Kustantaja "Nauka", Neuvostoliiton tiedeakatemian maatieteiden osasto, 1967.
  7. ↑ Voight S.S. Mitä ovat vuorovedet. Neuvostoliiton tiedeakatemian populaaritieteellisen kirjallisuuden toimituskunta.
  8. ↑ Mandelstam L. I. Luentoja optiikasta, suhteellisuusteoriasta ja kvanttimekaniikasta. M .: - Kustantaja "Science". 1972.
  9. ↑ V. G. Surdin. Viides voima. - MTsNMO, 2002. - S. 26. - (Kirjasto "Matematical Education").

Kirjallisuus

  • Avsyuk Yu. N. Vuorovesivoimat ja luonnolliset prosessit. Moskova: OIFZ RAN, 1996. 188 s.

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Bibliografisissa luetteloissa