潮汐与月球

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基本数据

月球的引力作用于整个地球，但并不均匀。朝向月球的一侧受到的拉力比地心稍大，背面则稍小。这种拉力差叫作潮汐力，它把地球沿地月连线方向稍稍拉长。

海水的反应最为明显。它在朝向月球的一侧堆起，因为那里的水被拉到地球前面；在背面也会堆起，因为地球被拉离那里的水，水被留在了后面。结果就是两个隆起，行星两侧各一个。

随着地球自转，一段海岸会经过两个隆起以及它们之间的两个低区。这就使大多数地方每天有两次高潮和两次低潮。

这个周期约为24小时50分，而不是24小时，因为地球自转时月球也在沿轨道运动，地球需要多转一点才能赶上。这就是高潮每天大约推迟50分钟到来的原因。

真实的潮汐比这个简单图景复杂得多。大陆会阻挡隆起，海盆中的水会像浴缸里的水一样来回晃荡，当地的地形也影响很大。有些地方每天只有一次高潮，而加拿大的芬迪湾高低水位之差可达约15米。地中海等封闭海域的潮汐很小，常常不到30厘米。

太阳的质量远大于月球，但它的距离也约为月球的390倍。由于潮汐力随距离增加下降得非常快，太阳的潮汐作用略小于月球的一半。

当太阳、月球和地球排成一线，即新月和满月时，它们的潮汐相互叠加。高潮更高，低潮更低。这就是大潮，英语叫“spring tide”，名字来自海水“涌起”，与春季无关。

当太阳和月球以直角方向拉扯，即上弦和下弦时，它们部分相互抵消。潮差较小，形成小潮。每种情况每月大约出现两次。月球靠近近地点，即离地球最近的位置时，潮汐也会稍强一些。

潮汐力也作用于固体天体。很久以前，地球在年轻月球的岩石中引起了隆起。地球的引力拉扯这些隆起，逐渐减慢了月球的自转，直到它与公转同步。如今月球每27.3天自转一周，与它公转一周的时间相同，所以它总是以同一面朝向我们。

这叫作潮汐锁定，而且很常见。太阳系中大多数大卫星，包括木星的伽利略卫星，都被它们的行星潮汐锁定。冥王星和它的卫星卡戎更进一步：两者都始终以同一面朝向对方。

地球自转比月球公转快，所以摩擦力把地球的潮汐隆起拖到月球前方一点。这些隆起沿轨道方向向前拉动月球，给它能量，把它抬升到更宽的轨道上。与此同时，月球也向后拉着这些隆起，慢慢给地球的自转刹车。

向阿波罗宇航员和苏联月球车留下的反射器发射激光的测量表明，月球每年远离约3.8厘米，差不多是指甲生长的速度。地球的一天也随之变长，每世纪约增加千分之二秒。数亿年前，一天只有约21至22小时。

如果你住在海边，可以查看当地的潮汐表，上面列出了预测的高潮和低潮的时间与高度。把满月或新月前后的一周与上弦或下弦前后的一周比较，你就会看到大潮和小潮的差别。

注意安全。大潮可能很快淹没海滩、切断道路，所以走上沙滩或礁石之前要先查好时间。在土耳其的地中海或黑海沿岸，潮汐非常小，风和气压对水位的影响通常比月球还大。