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2013 年 7 月 3 日

太陽系的前世今生 (184):潮汐力的作用

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 海邊的居民或是海釣客常會留意到每天有著兩次的漲潮和退潮的規律潮汐現象,你知道是什麼原因嗎 ? 這是 月球 對於 地球 表面的重力位差所引起在一個星體 直徑上各點的重力場不相等所導致,或稱為「潮汐力」 (Tidal force) 。 因著地球規律地 自轉 公轉 月球繞行地球規律的運動 ,所造成的影響使得地球上潮汐的起落有著規律周期的變換。 現已知其主要影響如下:

       1、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;對於大氣離子而言,就是離子濃度的周期變換;對於硬地函而言,就是高低的周期性起落變化。 

       2、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。換言之,使得月球與地球受到對方所引起的潮汐力影響而逐漸各自減慢自轉速率。 對地球而言,常於每年中或年尾時需以 閏秒 的方式來修正自轉速率的減慢情形。對月球而言, 長期受到強大的地球重力影響造成了「潮汐鎖定現象」, 以致於數千年以來 月球總以相同的一面朝像地球 。 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。 

       3、另一方面,在難以觀察到的星球內部物質之分布,也會因著潮汐力的作用而有互相推擠,內部摩擦力會令其旋轉動能化為內能、繼而轉成熱能, 也就是此種內部藉由「潮汐摩擦 (Tidal friction)」現象產生熱源 ,以致於近年來發現外表冰冷的 衛星內部增溫,足以使水可以液態形態存在 ,形成星球內倍的海洋。

       4、因著潮汐力的作用,導致月球內部逐漸呈現靠近地球這面的密度會略大於遠離地球那面的密度,甚至造成局部中空的現象。  

       5、近年來天體生物學家好奇,星球上生命的重要起源因素之一,或許和因著潮汐力的規律週期性作用有著密不可分的關聯性。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (185):潮汐鎖定的現象
天文史上的今天 : 公元前 1405 年 7 月 3 日,中國洛陽、安陽、北京、曲阜、南京、杭州、江陵、鄭州、寶雞、開封、太原等地區出現 日食天象。
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    主編 : 陳輝樺                 
         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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