潮汐锁定,地球会被太阳潮汐锁定吗?

【潮汐锁定,地球会被太阳潮汐锁定吗?】潮汐锁定现象在天体中普遍存在潮汐锁定,太阳系中就有不少的例子,例如,月球已经被地球潮汐锁定,月球的自转和公转周期已经同步;而冥王星和卡戎则更极端,它们互相潮汐锁定,它们的自转周期与彼此绕行对方的公转周期都达到同步 。那么,潮汐锁定现象是如何产生的呢?

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这里以地球和月球系统为例稍作说明 。引力的大小与距离有关,月球不同部位与地心的距离是不一样的,所以所受的地心引力也是有区别的,由此就会产生潮汐力 。月球会出现很大的应变,朝向和背向月球的那两侧会形成潮汐隆起 。
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在月球自转的过程中,地球引力就会把月球潮汐隆起部分往反方向拉拽,结果导致月球的自转速度逐渐变慢,自转周期逐渐延长,直至最终与公转周期完全相同,产生潮汐锁定的现象 。潮汐锁定与潮汐力作用有关,而潮汐力与天体的质量成正比,与天体之间的距离立方成反比 。由于地球质量远大于月球,所以月球先被地球潮汐锁定 。而在月球潮汐力的作用下,地球的自转速度也在逐渐变慢,自转周期从四十多亿年前的4小时逐渐增加至今天的24小时 。
虽然太阳的质量比月球大了不少,但太阳与地球的距离远大于月球与地球的距离,所以月球对地球施加的潮汐力其实要比太阳施加的更大,地球会先被月球潮汐锁定 。数十亿年或者上百亿后,地球的自转周期、月球的自转周期以及月球绕地球的公转周期都会变成47天,地球和月球就像冥王星和卡戎那样互相潮汐锁定 。
不过,大约75亿年后,在地月潮汐互相潮汐锁定之前,太阳已经演变为红巨星,如果地球不被太阳吞噬,那么,靠近太阳的地球与火星都将会被潮汐锁定,地球的一侧将始终被太阳照射,而另一侧则会一直陷于黑暗之中 。
这种现象在太阳系外已经被发现,有些系外行星离主恒星很近,导致它们已经被潮汐锁定,离我们最近的系外行星比邻星b极有可能就是这样一个例子 。
月球是如何被地球潮汐锁定的?月球由于受到地球的潮汐力,使得自身的自转与公转周期一样,从而被地球潮汐锁定 。
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为了更好地理解潮汐锁定出现的原因,我们需要先来了解一下天文潮汐 。天文潮汐中其中一个例子就是因月球和太阳对地球各处引力不同而引起的水位、地壳、大气的周期性升降现象 。由于地球是一个球体,而海水并没有牢牢固定在地球上的,是在地球这个巨大的球体的表面依附着流动,同时海水也会受到月球的引力,这样子的话,海水就会往月球指向地球最近的位置流动,同理可得,在月球指向地球中心位置的地球另一端的海水受到的引力最小,所以便会在地球上形成潮汐 。
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而这样流动的海水会与地球产生摩擦,从而使地球公转逐渐变慢,但目前所引起的公转变慢现场还不明显 。这种使地球引起潮汐的力便称为潮汐力 。
根据牛顿第二定律,物体间力的作用是相互的,所以月球会对地球引起潮汐现象,那么地球同样也会因为潮汐力的影响而对月球产生“潮汐”现象,不过由于在月球上没有海水,并且行星的质量通常比卫星大得多 。
所以体现的影响是潮汐力导致月球内部的岩石产生摩擦,月球自转的动能在摩擦下不断转变成热能,从而导致月球自转减速,直到月球自转速度减弱到永远只有一面面向地球 。此时内部岩石也不再摩擦,即月球自转速度与自身公转速度一致,不过此过程较为缓慢,经过一段时间,最终形成了潮汐锁定 。

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