不等人的时间和潮水   

海洋对地球最大的影响之一就是潮汐。几千年以来,人们一直困惑于海平面一日两次的涨落,这究竟是什么原因造成的呢?受到地球绕着太阳转这种新鲜理念的启发,伽利略确信涨潮落潮是地球运动的产物。他认为在地球急速环绕轨道运动、同时自身也旋转的情况下,海水被推向一侧,就如同飞速行驶的汽车在转弯时,乘客也会被甩出去一样。伽利略将潮汐作为地球绕着太阳转的主要论据。不过这个论据也有一些小小的缺陷——按照伽利略的理论,每日只有一次潮水,而事实上却有两次。

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一些与伽利略同时代的科学家猜测是月亮引发了潮汐,因为海水的涨落与天空中月亮的位置有着某种巧合。他们认为月光给水施加了某种神秘的影响。不过,有人提出在月亮被云层遮覆时,海水还是涨落如旧,因此,这种说法最终被淘汰了。如今,我们知道潮汐是由太阳和月亮的引力导致的。

受太阳的影响,地球上有了四季变换,不过这里我们先撇开太阳不说,月亮不知疲倦地影响着我们,地球上才出现了潮汐。试想一下,地球和月亮高悬于宇宙之中。地球的引力吸引着月亮,而月亮也同样牵扯着地球。离吸引你的物体越远,你所受到的引力就越微弱,因此,地球上靠近月亮近的地方受到月亮的引力就越强,反之,离月亮越远受到的引力则越弱。

这意味着,地球上面向月球的海水暴涨,朝天空中月亮的方向掀起高涌的潮头。而地球的另一侧,由于离月亮较远,海水受到月球的引力相对微弱,产生离心的趋势,因此在背向月球的海面也形成隆起的潮头。这些潮汐追随着天空中月亮的位置,横扫整个地球表面。

如果月亮表面也存在水的话,相应的,地球引力将使这些水迸发出惊人的威力,生成24小时一刻不停的海啸。地球的重量大约是月球的80倍,而重力的大小与物体的重量成正比。重量加倍,重力也随之加倍。所以,假设两个星球的水量一样,地球引力引发的月球潮汐的能量将是月球引力引发的地球潮汐的80倍。

假如你听说过月球表面的重力是地球表面的1/6(回想一下那些宇航员在月球表面弹跳着行走的画面),那么,80倍的说法听上去就似乎有些夸大了。地球的重力只有月球的6倍,那么,为什么地球的吸引力会是月球的80倍呢?

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图10 月球引力产生的潮汐

这是因为,吸引你的物体的质量和你与物体中心之间距离的平方还决定了重力的大小。月球的质量是地球的1/80,而它的半径比地球的小了3.6倍。因此,如果你站在月球表面,你与月球中心的距离要比地球上你与地心之间的距离小3.6倍。这意味着若两个星球质量相等,你在月球上受到的重力将会约是地球上的13倍(3.6×3.6)。加上月球只有地球1/80的质量,你在月球上所受到的重力将会是13/80——差不多是地球上所受重力的1/6。