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潮汐摩擦

/tidal friction/
条目作者申文斌

申文斌

最后更新 2024-12-04
浏览 313
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日月引力作用引起地球形变,产生反力矩,致使地球自转减速。

英文名称
tidal friction
所属学科
测绘学

实际地球是黏弹体,受到各种内力和外力的作用。地球上任一点除了受到地球本身内部物质的引力和地球自转离心力的合力作用外,还受到日月和其他行星以及地球外部大气层等的引力作用。潮汐摩擦主要是黏弹地球受到日、月引力作用的结果。

18世纪50年代,研究表明潮汐摩擦使地球的自转逐渐变慢。由于月球(或太阳)的引力作用,在地月连线方向(地球-太阳连线方向也是一样),地球会略微隆起。由于地球自转速率快于月球公转速率,因此,地球隆起的部分总是超前于地月连线方向,由此产生了月球对地球的反力矩,阻止地球自转,从而导致地球自转不断减速,这就是潮汐摩擦。随着时间的推移,由于潮汐摩擦作用,日长会逐渐变长,每年的天数会逐渐减少。比如,按照标准铯钟度量,3亿年前,每天的长度大约22小时。此外,由于地球自转减慢时角动量会损失,而就地球-月球系统而言,地月系统遵循角动量守恒定律。因此,随着月球角动量的增加,月球以越来越远离地球的方式围绕地球旋转。月球一直在稳定地退离地球。在时间进程中,潮汐摩擦产生了两个相互伴随的后果:地球自转逐渐减慢(也即日长不断增长),以及地月距离不断增大。激光测月结果表明,月球的退行速率为3.8厘米/年。不过,这一退行速率是否完全来自潮汐摩擦还有待研究,因为按照物理学家P.狄拉克(Paul Dirac)的理论,如果万有引力常数在衰变,也会导致月球不断退行。

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