什么是潮汐鎖定,?
很多人都知道,,月球只以一面朝著地球,,是被地球“潮汐鎖定”了,。那么,什么是“潮汐鎖定”呢,?還有其他天體有“潮汐鎖定”這一現(xiàn)象嗎,?
“潮汐”本來(lái)的意思,是發(fā)生在沿海地區(qū)的一種海水周期性漲落(潮漲潮落)的自然現(xiàn)象,。地球不是一個(gè)點(diǎn),,而是一個(gè)巨大的球,海水分布在地球表面,,一部分海水離月球和太陽(yáng)比較近,,受到它們的引力就比較大;一部分海水離月球和太陽(yáng)比較遠(yuǎn),,受到它們的引力就比較小,,這個(gè)引力差就造成了潮汐。兩個(gè)天體中,,月球對(duì)潮汐起的作用比太陽(yáng)大不少,。
后來(lái),隨著天文學(xué)的發(fā)展,,“潮汐”一詞的含義也擴(kuò)展了,,可以指一切天體對(duì)其他天體(或物體)的引力差導(dǎo)致的后者的變形。比如,,我們談到黑洞時(shí)經(jīng)常會(huì)說(shuō),,如果一個(gè)人太靠近黑洞,就會(huì)被黑洞強(qiáng)大的潮汐力拉扯成一根長(zhǎng)長(zhǎng)的面條……
月球雖然是一個(gè)巖質(zhì)天體,,但是固體也會(huì)發(fā)生比較輕微的變形,。地球強(qiáng)大的潮汐力直接作用在月球的巖石上,使月球在地月連線這個(gè)方向上略微隆起,,變成一個(gè)拉長(zhǎng)的形狀,。本來(lái)月球自轉(zhuǎn)挺快的,,隨著其自轉(zhuǎn),隆起的位置會(huì)不斷變化,,之前低的地方隆起,,之前隆起的地方回落下去,這就會(huì)在月球內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力,,不斷消耗能量,自轉(zhuǎn)也會(huì)逐漸減慢,。久而久之,,自轉(zhuǎn)降到一個(gè)臨界點(diǎn),也就是一直以一面朝向地球時(shí),,月球的潮汐形變到達(dá)了一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),,內(nèi)部不再有形變導(dǎo)致的摩擦耗能,于是就能一直這樣運(yùn)行下去了,。
這時(shí)候,,我們就說(shuō)月球被地球“潮汐鎖定”了。
月球的潮汐力同樣試圖鎖定地球,,長(zhǎng)期以來(lái)已經(jīng)導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)減慢了很多——這一點(diǎn)通過(guò)對(duì)古生物化石的研究可以得知,,比如,今天的珊瑚 每年有365個(gè)生長(zhǎng)標(biāo)記,,而5億年前的珊瑚礁化石顯示珊瑚每年生長(zhǎng)近400個(gè)痕跡,,這就意味著5億年前一年有400天,也就是說(shuō)一天的時(shí)間比現(xiàn)在短,,地球自轉(zhuǎn)更快,。不過(guò),地球質(zhì)量比月球大多了,,所以要花更長(zhǎng)得多的時(shí)間才能被鎖定——據(jù)估計(jì),,至少還要好幾十億年。
類似的“潮汐鎖定”的例子還有很多,。比如,,木星的質(zhì)量十分巨大,所以它的四顆伽利略衛(wèi)星全都被潮汐鎖定了——它們都保持同一面永久地指向它們的母行星,。另外,,冥王星和它的衛(wèi)星冥衛(wèi)一,因?yàn)橘|(zhì)量相差不太大,,所以它們竟然已經(jīng)完成了互相的潮汐鎖定,,也就是互相都只以一面朝著對(duì)方。