萬有引力與軌道

潮汐力

重力不只是把物體當作一個整體去拉;因為它隨距離減弱,所以會把大物體靠近的一側拉得比遠側稍強一點。這種跨越物體的拉力差就是潮汐力,它傾向於沿著「指向吸引源」的方向把物體拉長。這正是海洋隆起、以及海面一天漲落兩次的原因。

這個機制的重點就在「差異」二字。月球把地球近側的水拉得最強,把整個固態地球拉得稍弱,而把遠側的水拉得最弱。相對於地心,近側的水被拉向月球,遠側的水則實質上被「留在後面」,於是形成兩個隆起,一個朝向月球、一個背對月球。因為它是平方反比拉力的「差」,潮汐力衰減得快得多,大約如 1 / r^3,所以距離近與否影響極大。

這個 r^3 的關係解釋了一個意外:雖然太陽對地球的整體拉力遠強於月球,隆起的潮汐卻是月球造成的較大,因為月球近得多,它的拉力在地球上變化得更劇烈。太陽仍有貢獻:當日月連成一線時,我們有較大的大潮(spring tide);當它們成直角時,則有較溫和的小潮(neap tide)。推到極端,黑洞附近的潮汐力猛烈到會把落入的物體拉成一縷細絲,這效應被戲稱為「麵條化」(spaghettification)。

月球對地球近側海水的拉力,只比對遠側強了不到百分之一,但這微小的差異作用在整個海洋上,就能抬起一公尺以上的潮汐,並隨著地球在兩個隆起下方轉動,每天漲落兩次。

潮汐來自重力橫跨地球的微小差異,而非整體拉力,且有兩個隆起,故一天有兩次漲潮。

潮汐力是重力橫跨物體的差異,約以 1/r^3 遞減,所以較近的月球所造成的潮汐勝過太陽,儘管太陽整體拉力遠強得多。

又稱
tidal forcesdifferential gravity起潮力潮汐應力