Лунный и солнечный приливы

Понятие о причинах приливов Понятие о причинах приливов

Попытки объяснить явление приливов и найти его причину делались давно, но только после открытия Ньютоном законов всемирного тяготения эти попытки получили твердое научное обоснование. Но и открытие законов всемирного тяготения стало возможным только после накопления и изучения громадной массы наблюдений над движениями небесных светил. Для солнечной планетной системы такие материалы были уже в значительной степени обработаны еще Кеплером и выражены им тремя законами. Совокупность всех указанных данных и позволила Ньютону сформулировать закон всемирного тяготения, выражающий всю сущность причин, управляющих движением в пространстве каких угодно систем материальных точек.

Согласно этому закону, притяжение тел происходит: I — прямо пропорционально массам тел, и II—обратно пропорционально квадратам расстояний между ними.

Таким образом, если в пространстве существуют два каких-либо тела, обладающих собственным движением, например Земля и Луна, то каждое из них будет притягивать другое с одинаковой силой, и в результате оба тела будут в пространстве вращаться около общего своего центра тяжести или центра масс (центра инерции системы), который не будет совпадать с центром Земли или Луны, а будет находиться между ними и ближе к центру Земли, нежели Луны, потому что масса первой больше массы второй (в 81,5 раза). При этом, так как притяжение каждого из двух тел взаимно равно и противоположно, то эти силы не могут оказать никакого влияния на положение общего центра тяжести системы, который потому, по отношению к данным телам, и остается неподвижным.

Общий центр тяжести, или центр масс, обладает тем же свойством, что и центр тяжести какого-либо тела, т. е. всякая сила, заставляющая тело двигаться поступательно, может быть рассматриваема как бы приложенная в его центре тяжести. Так и в системе двух отдельных тел, если на нее действует какая-либо внешняя сила, то она действует так же, как если бы ее приложили непосредственно к общему центру тяжести системы.

На этом основании общий центр тяжести системы Земля — Луна под влиянием притяжения Солнца будет двигаться по эллиптической орбите вокруг Солнца независимо от того, каковы будут взаимные положения Земли и Луны.

В каком же именно месте на линии, соединяющей центры Земли и .Луны, будет находиться их общий центр тяжести? Это зависит от масс обоих тел, и так как масса Земли в 81,5 раза более таковой же для Луны, то общий центр тяжести системы будет находиться в 81,5 раза ближе к центру Земли.

Таким образом, оказывается, что центробежная сила каждой частицы Земли, происходящая от ее вращения вокруг оси Ц, общей для обоих светил, не уравновешивается притяжением той же частицы Луной.

Между этими двумя силами, действующими на одну и ту же частицу Земли, образуется разность, которая и составляет приливообразующую силу Луны.

Кроме вышеуказанных движений, Земля одновременно еще вращается на своей оси; при этом к каждой частице Земли прикладывается еще новая центробежная сила, возникающая при этом вращении, она не играет никакой роли в образовании приливов и потому для упрощения объяснения их причины ее можно отбросить, т. е., иначе говоря, сделать на время предположение, что Земля стоит на своей собственной оси неподвижно, обращаясь в то же время вместе с Луной вокруг оси, проходящей через общий центр тяжести системы Земля — Луна.

Сказанное выше нетрудно пояснить примером. Если навести крест нитей в трубе теодолита на какую-нибудь звезду, то вследствие вращения Земли на своей оси в следующее мгновение крест нитей сойдет со звезды. Если же, как выше было предположено, Земля не вращается на своей оси, то крест нитей в трубе, раз наведенный на звезду, всегда и будет продолжать с нею совпадать, так как размеры земной орбиты сравнительно с удалением до звезды ничтожны, и со всех точек годового пути

Земли около Солнца направления на звезду могут быть приняты параллельными.

Каковы же направления этих центробежных сил? При обращении Земли около общего с Луной центра тяжести каждая точка на поверхности или внутри земного шара обладает центробежной силой, равной и одинаково направленной с той центробежной силой, которая при этом обращении возникает в центре Земли.

Остается теперь выяснить, каков будет результат совместного действия на каждую частицу Земли двух сил: притяжения Луны и центробежной (образовавшейся, как только что было изложено, от обращения Земли и Луны около их общего центра тяжести).

Сила же, с которой Луна притягивает частицы Земли, будет для каждой из них разная, потому что расстояния их от центра Луны неодинаковы, а сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояний (то обстоятельство, что здесь берутся вторые степени от расстояний, имеет большое значение, увеличивая разности сил даже для точек, близко лежащих друг к другу).

Следовательно, в каждой точке Земли приливообразующая сила Луны есть равнодействующая между тяготением этой точки к Луне и центробежной силой в той же точке, происходящей от обращения Земли и Луны около их общего центра тяжести.

Очевидно, только что высказанный закон остается справедливым, если вместо Луны будет другое светило, например Солнце.

Так как обе эти силы в каждой точке Земли, кроме ее центра, направлены друг к другу под углом, то именно это последнее обстоятельство я обуславливает образование разных направлений приливообразующих сил в каждой точке Земля, по одну сторону ее центра направленных к Луне, а по другую—от Луны.

Здесь необходимо еще добавить, что каждая частица земного шара притягивается к центру Земли, а потому, вследствие разных направлений приливообразующих сил в различных точках Земли, они будут складываться с силой тяжести в данной точке, и в результате для местностей, расположенных в зените и надире и около них, сила тяжести будет уменьшаться на величину приливообразующей силы, а вдоль меридиана и около него, напротив, приливообразующие силы будут увеличивать силу тяжести.

Величину приливообразующей силы Луны нетрудно найти элементарным путем, пользуясь законами всемирного тяготения Ньютона.

Приливы и отливы

Читайте в рубрике «Приливы и отливы»:

/ Лунный и солнечный приливы

Рубрики раздела
Лучшие по просмотрам