我们学过的数理化——解释潮汐

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一个晴朗的夜晚，海边，两父子在沙滩上散步。一轮明月正从东边慢慢升起，同时晚潮也开始涌向沙滩，渐渐磨去父子俩留下脚印。
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9 j+ _9 _6 h, o6 ?  D3 d- I     孩子突然问父亲：“爸爸，爸爸，为什么我们有时把潮水叫做潮汐？汐是什么？”
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     “潮和汐其实是一回事，都是指海水涨上来，古人说，昼涨称潮，夜涨称汐。你看潮字就是朝（第一声）字加了三点水，而汐就是夕字加三点水。实际上指的都是潮水，不过一次在早上，一次在晚上而已”。父亲微笑着向好奇的儿子解释，同时暗暗庆幸自己对说文解字有那么一手。
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     “爸爸，爸爸，那么海水为什么会涨起来呢？”

, U' b  B4 g( l, |     “哦，你看潮水都是随着月亮升起来而涨的，实际上就是月亮对地球海水的吸引力造成的，月亮在我们这边，我们这边的海水就涨起来了。在学校老师不是告诉你们有万有引力这回事吗？这就是引力的一个例子。”，父亲心想好在我这个文科生也知道万有引力。嘿嘿。
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    “我知道，月亮绕着地球转就是地球吸引着月亮的结果。”

     “嗯，聪明。”
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     “哎！不对！潮水一天有两次，其中一次月亮不在我们这边啊，这是怎么回事呢？”
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     “........哦，晚上有点凉了，我们回去吧，妈妈在家里等我们呢，对了，你今天的作业做好了吗？我要检查！”

     随着孩子逐渐成长，总有超过父亲的时候。难倒父亲的机会将越来越大，不过被简单的日常现象难倒却不是一件值得骄傲的事情，至少不是一件愉快的事。

     潮汐的确是由于月亮的引力引起的（实际上太阳的引力也有贡献），不过不是简单的吸引就可以解释。由于地球有一定的体积，因此月亮对地球每一点的引力在大小 和方向上都不一样，具体的，在两翼的引力有一个向内的夹角。而靠近月亮那端的引力又比远离月亮那端要大。综合起来这些力除了构成一个向心力之外还在两翼有 挤压力，以及在轴线上有拉伸力。这样就产生了潮汐。而且是一次就产生两个高潮和两个低潮。所以潮汐一天有两次。具体的潮汐力计算需要用到非惯性参考系的知 识，已经超出了高中物理的要求了。
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     解释一天为什么有两次潮汐也许真的超过了一个本科毕业文科生的能力，即使是理科生，如果把大学物理当作一门功课来学，也可能在十多年后再次被以前的习题难倒。

     有人会说这些知识，孩子迟早也会学到，而且我们学数理化并不是为了在孩子面前炫耀知识。OK，我承认这些理由白分之百正确。实际上除非在专门的研究机构工作，我们学过的大部分数理化知识，在日常也都没什么实际用途。
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     不过，我真不希望上面的对话在我孩子当父亲或母亲的时候再次重复。也许我们的创造力就在这种得过且过的态度中逐代消磨。所有的发明，发现都是建立在前人的基础上，也就是站在巨人的肩膀上。也许我们不是巨人，但别在巨人的肩膀上滑落。

jufeng

到现在也没明白。。明白之后好像又忘了。。。

老兵帅客

“实际上除非在专门的研究机构工作，我们学过的大部分数理化知识，在日常也都没什么实际用途。 ”

0 D! C$ b# f6 @  I* M- f呵呵，其实就算你是炸药奖获得者级别的科学家，在最著名的研究机构工作，你小时候所学的大部分数理化知识也一样是没什么实际用处的。老师教那些东西的目的是因为可能性，而学生学那些东西的目的是为了过关，没有一方是为了有用。

肖恩

可否简单的说主要是月球的引力引起地球的变形导致呢？

镐梓

星际穿越的那个光头科学顾问写的幕后科学知识那本书有专门章节将潮汐力和电影中的设定。

njyd

镐梓 发表于 2015-11-19 16:13
星际穿越的那个光头科学顾问写的幕后科学知识那本书有专门章节将潮汐力和电影中的设定。 ...

8 C) Z9 c+ q0 J* h$ F" s+ G& l月亮背面也有高潮，一臼简单的解释是月亮把整个地球都往月亮这边吸了点，地球背面的水保留在原地。

一叶飞刀

万有引力强度随距离的增大而递减，而“离心力”则是随距离的增大（相同角速度）而变大。天体角速度的确定是根据质心的引力=离心力来确定的，这样天体的近端必然由于角速度不够而落向另一个天体，而远端则由于角速度太快而有飞出去的趋向。之所以没有发生是因为天体本身有万有引力，将天体作为一个整体吸在了一起。所以远端和近端均会出高潮。
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7 y# @! q5 _2 h  i9 ]' Y, }: o# M如果一个较小的天体靠近一个较大的天体距离太大而二者的质量又悬殊，可能会出现潮汐力大于天体自身引力，则该小天体会被撕裂

leekai

一叶飞刀 发表于 2016-4-27 21:16
万有引力强度随距离的增大而递减，而“离心力”则是随距离的增大（相同角速度）而变大。天体角速度的确定是 ...

这个看懂了。