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2004 年 3 月 20 日

太陽系裡的現象 (20): 潮汐
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 為什麼海邊的人常可以看到潮汐會規律地漲潮和退潮呢? 為什麼科學家說地球受到月球的牽絆而會越轉越慢呢? 為什麼月球它總是以相同的面朝向我們地球呢? 這些問題的答案乃在於地球和月球間有著互相作用的「重力 (Gravity)」作用。 又依據牛頓對於萬有引力 (重力) 的描述,宇宙中的每個 質點 與其他質點之間, 都存在著一種由 質量 引起的引力性交互作用, 其引力的大小與兩質點質量 (m1 和 m2 ) 乘積成正比、 與其間的距離 r 的平方成反比, 這種 交互作用 稱為「重力 (Gravity)」。 上述關係稱為「牛頓萬有引力定律」, 列式如下: F = G m1 m2 / r2, 式中 G 為萬有引力常數 (又稱為重力常數), 其值為 6.673 x 10-8 厘米3 / 克 秒2

       但是,像 地球 和月球這般的物體怎可以簡單地視為 質點 呢? 在地球上,靠近 月球 的這面因為比背對月球的那面距離來得近,所形成的重力當然會來得比較大,如上圖所示。 這種因距離位置的不同所引起的重力差異,我們稱它為「潮汐力 (Tidal force)」。 正因為這種「潮汐作用 (Tidal action)」 使得各 行星 和它的 衛星 間產生下述的現象:
       1、內部都會有藉由「潮汐摩擦 (Tidal friction)」現象產生熱源。
       2、地表的流體產生「潮汐隆起 (Tidal bulge)」作用。對於海水而言,就是漲退潮。
       3、行星和它的衛星長期的互動規律運行中,地表形狀形成「潮汐變形 (Tidal deformation)」; 且減慢了自轉的速度,直到衛星的 自轉 和繞行行星 公轉 形成「同步 (synchronization)」的現象。 以月球為例,就是人類有史以來所見到的「 月球 總是以相同的面朝向地球」現象。換言之,許多行星的衛星都會有類似月球總以相同的面朝向自己繞行的行星。

明日主題 : 太陽系裡的現象 (21): 日食
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主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
                         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                                  王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
                                                      蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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