万有引力与潮汐

什么叫做潮汐？

潮汐是指海洋中的水按一定规律的涨落现象，白天海水的涨落称为“潮”，晚上海水的涨落称为“汐”。潮汐主要是由于月亮和太阳对于海水的引力造成的。但由于月亮距离地球较近，它绕着地球运动，海洋潮汐主要是月亮的影响为主，太阳的影响相对小一些。

海洋的潮汐跟航海业、海洋渔业和国防有着密切的关系；海洋的潮汐可以产生巨大的能量，世界各国已经利用或正在利用潮汐发电。因此，研究和利用潮汐规律有着非常重要的意义。

引潮力的产生

图1我们主要分析月亮的引力而产生的引潮力，为了分析问题简单起见，假设地球表面全部被海水包围，且月亮和地球都是均匀球体。质心都与其球心重合。月亮绕地球转动，可以看作两球绕其公共质心C作圆周运动

同理，如果对于地球和太阳进行分析，它们绕其公共质心转动，相应的惯性离心力与太阳引力的合力，就构成太阳的引潮力。虽然太阳的质量比月亮大，但太阳离地球的距离远远大于月亮离地球的距离，所以太阳的引潮力要比月亮的引潮力小很多，潮汐现象主要是由于月亮的引潮力起着决定性作用。

潮汐现象的规律

由于地球的自转。地球上的各个点要依次经过图2中的A、B、D、E的位置。这就是同一地点的海水，每天要涨落两次的原因。潮汐又有大潮和小潮、近地潮和远地潮、近日潮和远日潮，都是由于引潮力的变化而产生的。

大潮和小潮是由于太阳引潮力的影响而形成的。当太阳、地球和月亮运动到同一直线时，如图3所示，太阳和月亮的引潮力叠加，海水所受到的引潮力最大，以致海水高峰最大，称为大潮。大潮总是出现在农历的初一（新月）和十五（满月）左右。当农历的初七、初八（上弦）和廿三、廿四（下弦）时，太阳、地球和月亮的相对位置几乎构成一个三角形。这时月亮的引潮力被太阳的引潮力抵消了一部分。海水所受到的引潮力最小，因而形成的海水峰最小，称为小潮。

每次潮汐的大小，还与月亮或地球在其轨道上的位置有关。实际上月亮绕地球运动的轨道是椭圆，地球位于此椭圆的一个焦点上。因而在月亮运行的过程中，当月亮位于近地点时引潮力最大，称为近地潮；当月亮位于远地点时引潮力最小，称为远地潮。同样，地球绕太阳运动的轨道，也有近日点和远日点。与此相应，亦有近日潮和远日潮。近日潮在一月初，远日潮在七月初。