潮汐:背向月亮的一侧,为什么也会涨潮?
用一个可以拖动的三维模型,观察月球引力差造成的两侧隆起。 再跟着地球上的同一个地点,看一次完整的涨退潮周期。
说到潮汐,很容易想到月亮的引力。可是在常见的示意图里,海水有两处隆起:一处朝向月亮,另一处背向月亮。月亮明明只在一边,另一边的海水为什么也会隆起?
下面这个 AI 辅助制作的交互模型,把地球、月亮和海面放在一起。点击底部的播放按钮,可以用大约一分钟看完;也可以拖动同一条时间轴,跟着地球上的 A 点观察水位。月亮的起始方位仍可调整。
两侧隆起:月亮对近月侧的拉力强于地心,对背月侧则更弱。扣除地球整体的共同加速度,两侧的引力差都相对地心向外。背月侧仍被月亮吸引,只是拉得较弱。1
图中含义:紫色箭头表示引力差,不是水流。浅蓝色海面展示均匀海洋立即达到平衡时的形状。
涨退潮周期:A 点随地球自转,水位尺和曲线记录当地水位。月亮也在公转,地球要多转一会儿才能再次对准它。模型中每约 24 小时 50 分经历两次高潮、两次低潮,相邻高潮约隔 12 小时 25 分。2
模型边界:这里只考虑月球,不能演示大潮和小潮。真实潮汐还受太阳、大陆和海底地形等影响,高潮未必对应月亮在头顶。去海滩仍要查当地潮汐表。3
NOAA:What Causes Tides?,关于近月侧、背月侧与地心之间的引力差。 ↩︎
NOAA:Frequency of Tides — The Lunar Day,关于太阴日和理想半日潮的周期。 ↩︎
NOAA:Are tides higher when the moon is directly overhead?,关于真实海洋的潮汐传播与地方差异。 ↩︎