为什么月球潮汐对人的影响可以影响地球的潮汐？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-29 14:50 标签： 月球潮汐对人的影响

　　不管是太阳自身质量减小导致的引力降低，还是地球对太阳的潮汐作用所引起的公转轨道变化，由此而产生的日地距离增加，都不会对地球本身造成显著影响。事实上，影响地球公转轨道的也远不止太阳这一个因素。地球绕太阳公转轨道的具体大小和形状不仅与太阳有关，也与太阳系内其他行星对地球的引力有关。　　太阳作为驱动地球万物生长的能量之源，其与地球之间恰到好处的距离，使得地球相比太阳系内的其他天体充满了生机。但事实上，太阳与地球之间的平均距离并非是一成不变的。　　近日，据国外媒体报道，根据天文学家测算，太阳与地球之间的平均距离正随着时间的推移而缓慢增加，也就是说地球正在逐渐“逃离”太阳。　　不断“减肥”的太阳吸引力逐渐减弱　　要弄清楚太阳与地球之间距离的变化，首先要明确一个事实，即地球绕太阳运行的公转轨道并非是完美的圆形，而是一个椭圆形，太阳位于这个椭圆形轨道的一个焦点之上。也正因为轨道是椭圆，所以太阳与地球之间的距离并非恒定，而是“忽远忽近”。在近日点时，两者之间的距离约为1.471亿公里，而到远日点时，这个距离则会拉长到约1.521亿公里。虽然近日点与远日点间相差了约500万公里，但这也仅相当于太阳与地球之间平均距离的3%左右，几乎不会对地球气候等造成显著影响。　　除了因公转轨道原因而产生的正常距离变化外，太阳与地球之间的平均距离事实上一直在不断增加，这还要从太阳持续不断地“减肥”开始说起。南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇表示，太阳内部每时每刻都在发生着核聚变反应，氢元素转化为氦元素，这一过程会释放大量能量，并通过太阳辐射散发出去。根据著名的爱因斯坦质能方程，只要测得一定时间内太阳辐射出的能量数值，便可很简单地计算出太阳因此而损失掉的质量。“这个数值大概是每秒钟损失400万吨质量。”周礼勇表示，这虽然听起来是一个庞大的数字，但相对于太阳2.0×1030千克的总质量来说，只能算是秋毫之末。但他同时也提醒，除了能量辐射会导致太阳质量散失外，太阳风、日冕物质抛射等太阳活动也会带走太阳的一部分质量。因此可以说在太阳诞生后的几十亿年间，其质量一直处于不断减少的过程中。　　根据牛顿的万有引力定律，两物体间引力的大小与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。因此，太阳持续不断地“减肥”所带来的后果，便是其对于包括地球在内的行星的引力越来越小，进而导致它们与太阳的距离越来越远。但就像太阳散失的质量相对于其总质量来说小到可以忽略不计一样，由其引力减小所导致的距离增加同样微不足道。天文学家布赖恩·迪乔治测算，太阳每年因散失质量所导致的引力减小仅会让太阳与地球之间的距离每年增加约6厘米。这在宇宙单位尺度上来说，其产生的实际影响是微乎其微的。　　地球引起太阳潮汐的“副作用”　　除了太阳质量损失使得其引力减小，从而导致地球逐渐远离太阳外，还有一种力量也会使得地球与太阳之间的距离不断增加，这就是地球对于太阳的潮汐作用。要了解地球对太阳所造成的引力影响，其实可以通过月球与地球之间的引力关系来理解，因为月球对地球的引力所导致的潮汐作用也正在使月球一步步远离地球，这与太阳和地球之间的情况几乎相同。　　月球对于地球上的每一个点都有引力，但由于地球是一个近乎球体的形状，这种引力作用在地球上的不同点时，其大小并不相同，距离月球更近的点所受到的引力也更大；同时，地球还受到其绕地月公共质心（地月系统的质量中心）旋转时所产生的离心力的作用，而这种离心力在地球上是平均分布的，地球上每一个点所受到的离心力大小均相同。　　因此，月球对地球的引力以及地球自身的离心力之间便会产生差值，这一差值形成的力量便是起潮力，顾名思义这也就是引起地球表面潮汐变化的主要力量。　　潮汐会产生一个“副作用”，“潮汐运动起来以后，会在地球内部造成摩擦。有摩擦就会有能量的耗散，而被耗散掉的正是地球自转的能　　量。”周礼勇表示，形象地讲，便是潮汐的出现会“拖拽”地球的自转运动，使得地球自转速度减慢。根据角动量守恒原则，如果不考虑其他天体的影响，只将地月系统看作一个孤立系统，那么该系统中地球自转的角动量、月球自转的角动量以及两个天体相互绕转的轨道的角动量，其三者总和是守恒的。　　在这一定律下，当地球自转速度减慢时，地球自转所失去的角动量便会被重新分配至月球绕地球运转的公转轨道上，从而导致轨道变长，月球与地球之间的距离便会相应地增加。　　同样的理论也适用于地球与太阳。地球对太阳产生引力，引起太阳上的潮汐，潮汐带来摩擦，降低太阳自转速度，从而导致地球绕太阳运转的公转轨道变长，地球与太阳之间的距离增加。　　但理论归理论，周礼勇表示，这种作用具体能够引起日地公转轨道多大的变化，要取决于地球究竟能够在太阳上引起多大的潮汐，以及潮汐能够耗散掉太阳多少能量。“实际上这个作用是非常微弱的，产生的影响也很有限。”根据布赖恩·迪乔治估算，在这一作用下，地球和太阳之间的距离每年仅增加大约0.0003厘米。　　最终结局不是“分手”而是被吞噬　　毫无疑问，不管是太阳自身质量减小导致的引力降低，还是地球对太阳的潮汐作用所引起的公转轨道变化，由此而产生的日地距离增加，都不会对地球本身造成显著影响。事实上，影响地球公转轨道的也远不止太阳这一个因素。　　周礼勇表示，地球绕太阳公转轨道的具体大小和形状不仅与太阳有关，也与太阳系内其他行星对地球的引力有关，天文学上称其为摄动。可以简单理解为当一个天体绕另一个天体运动时，因受到其他天体吸引或其他因素影响而导致运行轨道产生偏差。周礼勇认为，地球绕太阳公转轨道或多或少都会受到太阳系内其他行星的影响，其中影响较为显著的是距离地球较近的金星，以及虽然距离地球较远但质量是地球300多倍的木星。　　天文学家普遍认为，在多种因素的共同作用下，地球公转轨道会以40.5万年为周期，在近乎完美的正圆形到偏心率大约0.05的椭圆形间循环往复。而在2018年，美国的研究人员通过对古老岩石进行分析，找到了地球公转轨道以40.5万年周期循环的首个物理证据，验证了这一假设。　　虽然地球绕太阳的公转轨道总是在不停变化，也确实在逐渐远离太阳，但却不会变成“流浪地球”，因为地球很有可能最终逃脱不了被太阳吞噬的宿命。　　根据当前的恒星演化理论，太阳作为一颗黄矮星，其大致寿命约为100亿年。而目前太阳大约45.7亿岁，已经是“星到中年”。再过大约50亿至60亿年后，太阳内部的氢元素几乎会全部燃烧殆尽变为氦元素，太阳的核心将发生坍缩，温度不断上升。随后，氦元素会进一步聚变为碳元素。虽然在这一过程中，氦聚变所产生的能量要小于氢聚变，但其温度却更高。　　因此，太阳外层大气将会不断膨胀，并释放到更远的地方。而以目前人类已知的地球公转轨道变化来看，即使未来地球能够稍稍远离太阳，也终究难逃被太阳膨胀的大气所吞噬的命运。不过别担心，这至少是50亿年以后的事情了。
第一种：潮汐促进了地球内部的循环。由于月亮对地球上的海水和岩石都有吸引力，因此地球上不仅有海洋潮汐，还有固体潮汐。固体潮汐是指地球内部岩石受到月亮引力而发生微小的形变和位移。这种形变和位移会导致地球内部摩擦和热量产生，从而促进了地球内部物质的运动和循环，维持了地球内部的活力和稳定。第二种：潮汐影响了地球自转和月球公转。由于月亮与地球之间存在引力，因此月亮会对地球产生一个扭矩，使得地球自转速度逐渐减慢，而月亮公转速度逐渐加快。这就导致了每年月球轨道约推离地球38毫米，而地球的一日延长约23微秒。这种变化虽然很缓慢，但在长期累积后会对地球和月球产生显著的影响。第三种：潮汐改变了海洋和河流的流动。由于海水在潮汐力的作用下会发生涨落和流动，因此海洋和河流中会形成不同方向和速度的潮流。潮流会影响海洋和河流中物质、能量、热量、盐度等因素的分布和交换，从而影响海洋和河流中生物、化学、物理等过程。第四种：潮汐创造了丰富多样的海洋生态。由于海水在涨落过程中会暴露或淹没一些海岸或河口区域，形成了一个特殊的生态带——潮间带。潮间带是指在高潮时被淹没，在低潮时被暴露的海岸或河口区域，是海洋和陆地的过渡带。潮间带的环境变化剧烈，既有海水的冲刷和浸泡，又有空气的干燥和暴晒，因此潮间带的生物必须具有很强的适应能力。潮间带是海洋生物多样性的重要来源，也是人类获取海洋资源的重要场所。总之，月亮对地球的潮汐起了很重要的作用，它不仅促进了地球内部的循环，影响了地球自转和月球公转，改变了海洋和河流的流动，还创造了丰富多样的海洋生态。
很多人都知道，月球只以一面朝着地球，是被地球“潮汐锁定”了。那么，什么是“潮汐锁定”呢？还有其他天体有“潮汐锁定”这一现象吗？ “潮汐”本来的意思，是发生在沿海地区的一种海水周期性涨落（潮涨潮落）的自然现象。地球不是一个点，而是一个巨大的球，海水分布在地球表面，一部分海水离月球和太阳比较近，受到它们的引力就比较大；一部分海水离月球和太阳比较远，受到它们的引力就比较小，这个引力差就造成了潮汐。两个天体中，月球对潮汐起的作用比太阳大不少。 后来，随着天文学的发展，“潮汐”一词的含义也扩展了，可以指一切天体对其他天体（或物体）的引力差导致的后者的变形。比如，我们谈到黑洞时经常会说，如果一个人太靠近黑洞，就会被黑洞强大的潮汐力拉扯成一根长长的面条…… 月球虽然是一个岩质天体，但是固体也会发生比较轻微的变形。地球强大的潮汐力直接作用在月球的岩石上，使月球在地月连线这个方向上略微隆起，变成一个拉长的形状。本来月球自转挺快的，随着其自转，隆起的位置会不断变化，之前低的地方隆起，之前隆起的地方回落下去，这就会在月球内部产生摩擦力，不断消耗能量，自转也会逐渐减慢。久而久之，自转降到一个临界点，也就是一直以一面朝向地球时，月球的潮汐形变到达了一个稳定状态，内部不再有形变导致的摩擦耗能，于是就能一直这样运行下去了。 这时候，我们就说月球被地球“潮汐锁定”了。 月球的潮汐力同样试图锁定地球，长期以来已经导致地球自转减慢了很多——这一点通过对古生物化石的研究可以得知，比如，今天的珊瑚 每年有365个生长标记，而5亿年前的珊瑚礁化石显示珊瑚每年生长近400个痕迹，这就意味着5亿年前一年有400天，也就是说一天的时间比现在短，地球自转更快。不过，地球质量比月球大多了，所以要花更长得多的时间才能被锁定——据估计，至少还要好几十亿年。 类似的“潮汐锁定”的例子还有很多。比如，木星的质量十分巨大，所以它的四颗伽利略卫星全都被潮汐锁定了——它们都保持同一面永久地指向它们的母行星。另外，冥王星和它的卫星冥卫一，因为质量相差不太大，所以它们竟然已经完成了互相的潮汐锁定，也就是互相都只以一面朝着对方。

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