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海洋的摩擦力是如何導致月球逐漸遠離的?

更新時間:2024-02-24 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

這可以追溯到 45 億年前。 忒伊亞是一顆與火星大小相當的行星,與原始地球相撞,產生了巨大的撞擊,并在灼熱的地球周圍形成了一個星環,該星環由碰撞拋出的熔融碎片組成。2vv物理好資源網(原物理ok網)

數千年來,這些碎片聚集在一起形成了月球,月球距地球的半徑是地球半徑的三倍,僅比地球的洛希極限稍遠一點。2vv物理好資源網(原物理ok網)

羅希極限是指對于較大的恒星來說,其強大的引力場會將在此距離內的任何較小的恒星撕裂的距離。2vv物理好資源網(原物理ok網)

這個時間點,估計一天就只有4個小時了。2vv物理好資源網(原物理ok網)

當月球繞地球運行時,兩個天體之間會發生角動量交換。 月球的引力吸引海洋,產生潮汐現象,導致海平面上升。 地球自轉速度比月球快,試圖將隆起的海平面向前拉,而月球的引力則將其向后拉。 這場拉鋸戰的結果就是地球自轉速度減慢。2vv物理好資源網(原物理ok網)

地球失去的角動量轉移到月球上,導致月球以每年3.8厘米的速度遠離地球。2vv物理好資源網(原物理ok網)

圖片翻譯:海洋的摩擦力如何導致月球逐漸遠離?2vv物理好資源網(原物理ok網)

如果海洋和地殼之間沒有摩擦,潮汐海平面的升高將沿著地球和月球的連線方向。2vv物理好資源網(原物理ok網)

海洋和地殼之間的摩擦導致海平面上升,并沿著地球自轉的方向移動。2vv物理好資源網(原物理ok網)

月球的引力將潮汐海平面拉回地月線,從而減慢地球的自轉2vv物理好資源網(原物理ok網)

偏移凸起的重力將月球向前拉陀螺與角動量守恒,導致其遠離。2vv物理好資源網(原物理ok網)

該表顯示了地球上一天中隨時間變化的估計小時數。2vv物理好資源網(原物理ok網)

現在,如果以夜空中星星的位置為標準,地球繞地軸公轉一周的時間為23小時56分4.09秒。 這稱為恒星日。2vv物理好資源網(原物理ok網)

目前地球與月球的距離平均為一公里,相當于地球半徑的60倍。2vv物理好資源網(原物理ok網)

這種距離的趨勢不會減少。 10億年后,月球軌道將比現在移動37800公里,地球的一天將延長4.72小時。 據估計,當地球和月球之間的距離達到地球半徑的80倍時,這種逐漸的距離就會停止。2vv物理好資源網(原物理ok網)

最終,地月系統將達到月球每47天公轉一周、地球每47天自轉一周的狀態。 當這種情況發生時,我們的地球和月球就會被潮汐鎖定。 因此,在世界的某些地方,較小、較暗的月亮將永遠照亮夜空(和白天的天空),而在世界的另一邊,根本沒有月亮,只有星星。2vv物理好資源網(原物理ok網)

事實上,我們地球的自轉確實正在減慢。2vv物理好資源網(原物理ok網)

原地球在形成后不久就被一顆火星大小的行星猛烈撞擊; 撞擊是有角度的,導致大量物質被炸入太空(后來合并形成月球),并導致地球的一天變得非常快——根據一些估計,只有大約 6 到 10 個小時長。2vv物理好資源網(原物理ok網)

月球引起的潮汐現象已經減慢(并將繼續減慢)地球的自轉,同時導致月球軌道擴大。 月球引起地球上的潮汐; 地球自轉導致潮汐海平面不是直接向月球上升,而是稍微在月球前面上升。 月球被海平面上升所吸引,從而增加了月球軌道的能量,從而使月球遠離地球。 。 但獲得的能量并不是沒有代價的——它來自地球的自轉。 由于這些潮汐現象,我們的日子一點一點地變得越來越長。2vv物理好資源網(原物理ok網)

如果有足夠的時間,如果太陽繼續燃燒 25 到 300 億年,地球和月球將被潮汐鎖定。 就像現在冥王星及其最大的衛星卡戎正在發生的事情一樣。 (然而,太陽將在潮汐鎖定完成之前死亡,并可能吞沒地球和月球。)2vv物理好資源網(原物理ok網)

內轉(自轉)的形式與行星的引力有關。2vv物理好資源網(原物理ok網)

“如果產生運動的能量來自系統本身,而不是受到外部作用,它就會無休止地旋轉。”2vv物理好資源網(原物理ok網)

廣義相對論:2vv物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦場方程的克爾解(克爾度量)是描述巨物體旋轉的候選理論之一。 克爾度量有兩個重要參數:質量和角動量。 下面的旋轉方程可用于獲得旋轉物體的角動量作為質量或密度的函數,然后可用于該度量。2vv物理好資源網(原物理ok網)

經典力學(牛頓力學):2vv物理好資源網(原物理ok網)

關于行星的自轉,迄今為止我們得到的最好的解釋是角動量守恒原理,僅此而已。 不需要其他理論。 沒有任何解釋可以超越這個理論,休息時喝咖啡時與某人隨意討論:2vv物理好資源網(原物理ok網)

“很久以前,在一個遙遠的星系中……旋轉的氣體和塵埃逐漸扁平化成原行星盤,然后由于角動量守恒,這些行星現在以隨機速率旋轉。”2vv物理好資源網(原物理ok網)

這相當于說我們不知道這個過程到底是如何運作的。 我們只有一個粗略的概念,還不能用數學來表達它。 以下是開爾文勛爵(威廉·湯姆森)所說的:2vv物理好資源網(原物理ok網)

“我常說,當你能量化你所講的內容,并用數字來表達時,你就真正了解了一部分事情;但如果你不能量化,當你不能用數字來表達時,你就什么也不懂了。”其實對事物的理解是很少的,根本不夠。這種情況經常發生在你剛剛理解了一些東西,但你的想法卻遠遠不科學的時候。任何事情都是如此。”2vv物理好資源網(原物理ok網)

因此,如果我們想要不使用數學公式來回答上面討論的問題,就只能依靠純粹的推理,就像牛頓和開普勒時代人們對待這個問題的方式一樣。 行星的軌道周期與其距太陽的平均距離之間有什么聯系嗎? 你會得到同樣的答案……沒有聯系。2vv物理好資源網(原物理ok網)

在得出任何結論之前陀螺與角動量守恒,我們必須建立對行星自轉的物理和數學描述。 而且,在我們應用自旋軌道耦合的概念之前,我們首先必須理解方程的“旋轉”部分。 “軌道”部分非常有名,它基于牛頓和開普勒的行星運動定律。2vv物理好資源網(原物理ok網)

“方程”:2vv物理好資源網(原物理ok網)

—————————通過時空曲率的概念來理解旋轉————————————2vv物理好資源網(原物理ok網)

如果我們想將重力與旋轉聯系起來,兩個最有影響力的變量是質量和密度。2vv物理好資源網(原物理ok網)

對于行星或非常大的物體來說,它的引力會產生顯著的影響。 它的固有屬性之一稱為重力角速度。 不要與人工旋轉相混淆,例如旋轉球、旋轉指尖陀螺或任何其他與重力相關的旋轉。 【注:該術語沒有中文翻譯,暫譯為重力角速度。 】2vv物理好資源網(原物理ok網)

GAV[ ] = f(mass, ) 物體的固有屬性是重力角速度,它是質量和密度的函數。2vv物理好資源網(原物理ok網)

還有來自自然環境的其他力量可以加速或減慢地球的自轉,例如地震、隕石撞擊等。這些事件可以被視為對系統的微小擾動。2vv物理好資源網(原物理ok網)

由于潮汐鎖定現象,地球自轉減慢并不意味著自轉會完全停止。 一種可能性是地球正在接近平衡點,其中地球的角速度是恒定的。 需要注意的是,這些物體具有連鎖效應,因此與其單獨描述地球和月球的自轉,不如將它們作為一個整體——地月系統——進行描述,以獲得系統的角速度。 這個描述比較準確。 重要的。2vv物理好資源網(原物理ok網)

在下面的鏈接中,木星和地球赤道處的旋轉線速度被描述為質量和密度的函數。2vv物理好資源網(原物理ok網)

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