全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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潮汐力究竟有多大:洛希极限

已有 7487 次阅读 2013-4-12 06:31 |个人分类:学术争论|系统分类:观点评述|关键词:地震,潮汐| 地震, 潮汐

潮汐力究竟有多大:洛希极限

——潮汐与地震关系的讨论总结

       杨学祥

潮汐与地震的关系争论已经结束了,为了增大知识面,这里介绍一下网上的科普常识。知识范围决定人们对问题的认识和理解。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=575926&do=blog&id=679203

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潮汐:

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐,而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象,古代称白天的河海涌水为“潮”,晚上的称为“汐”,合称为“潮汐”。

洛希(Roche)极限:

洛希(Roche)极限是指有流体内核的卫星可以环绕主星转动,而不被潮汐力拉碎的最近距离。实心体可在Roche极限里存在,只要引潮力不超过固体的结构强度承受范围。

洛希极限是一个距离。当天体和第二个天体的距离为洛希极限时,天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等。如果它们的距离少于洛希极限,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。它以首个计算这个极限的人爱德华·洛希命名。最常应用的地方就是卫星和它所环绕的星体。有些天然和人工的卫星,尽管它们在它们所环绕的星体的洛希极限内,却不至成碎片,因为它们除了引力外,还有其他的力帮助。木卫十六和土卫十八是其中的例子,它们和所环绕的星体的距离少于流体洛希极限。它们仍未成为碎片是因为有弹性,加上它们并非完全流体。在这个情况,在卫星表面的物件有可能被潮汐力扯离卫星,要视乎物件在卫星表面哪部分——潮汐力在两个天体中心之间的直线最强。一些内部引力较弱的物体,例如彗星,可能在经过洛希极限内时化成碎片。苏梅克-列维9号彗星就是好例子。它在1992年经过木星时分成碎片,1994年落在木星上。现时所知的行星环都在洛希极限之内。

能把星体压碎和引发星体地震,那种力量大?

月震:

把潮汐力看作是弱力是一种错觉,事实上,它是伴随两星体之间的距离而变化。在月球上,由于地球质量是月球质量的80倍,所以月球上的引潮力比地球上的引潮力大得多。

科学家们通过长期的研究认为,太阳和地球的起潮力是引发月震的主要原因,此外,太阳系内的小天体(如陨石、彗星碎块)撞击月球时,也可以诱发较大的月震,比如1972717215050秒,在月球背面靠近莫斯科海附近,一块重约1吨的巨大陨石撞击月球,产生了一次3.5级~4级的月震。另有一类来历还不明的月震,在几天内每隔几小时反复发生。

根据美国航空航天局,有至少四种不同的月震:

深层月震(在表面之下约700 公里,由于地球和太阳的潮汐重力而产生)

陨石冲击振动

热量月震(当阳光返回在第二个月球星期的夜晚以后,寒冷的月球外壳向外扩展)

浅层月震(在表面之下2030 公里)

头三种月震通常是提到倾向是温和的。但是,浅层月震可能具5.5级里氏地震规模。在1972年和1977年之间,科学家观察到二十八个浅层月震。在地球上,4.5级的地震已可能对大厦和其它坚硬的结构造成损伤。

地震:

地震(earthquake)又称地动、地振动,是地壳快速释放能量过程中造成振动,期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡,能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散,还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。

根据地震的成因,地震可分为构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震和人工地震。构造地震是人们通常所说的地震,它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起房摇地动,这种地震占世界地震总数的85%90%左右;火山地震是由于火山爆发引起的地震,这种地震占世界地震总数的7%左右;塌陷地震是因地下岩洞塌陷、大型山崩或矿井顶部塌陷而引起的地震,它占世界地震总数的3%左右;诱发地震是由于人类活动如水库蓄水、矿山采矿、油田抽油注水等引发的地震;人工地震是指核爆炸、工程爆破、机械震动等人类活动引起的地面震动。

潮汐的存在使天体之间的相对速度减小,对彼此的自转起刹车作用。比如,月球和地球之间的潮汐使月球的自转周期等于它的公转周期,称之为潮汐锁定。

潮汐使天体被拉长,如果是黑洞等质量巨大的天体引起的潮汐,一旦潮汐力超过分子间作用力,会把周围的物体撕得粉碎。

虽然潮汐对固体形变的影响不大,但是潮汐往往成为地球上地震(星震)的诱因之一

潮汐可以使大气、海水、固体地壳有800.60.2米的起伏,是地球各圈层形变的主要动力。全球每年发生地震约五百五十万次,每天1.5万次,潮汐形变引发的地震是绝大部分,对于众多板块构成的地表而言,潮汐形变周期地改变地球的形状和扁率,是板块间摩擦、断裂、压缩、扩张的重要原因,这些应力和应变的长期积累对构造地震有重大影响。

在古老的地质时期,月地距离曾经很近,地球潮汐幅度高达12米,是目前的20倍,当时的潮汐力对地表形状的改变更大,对地震的影响也更大,与月震规模类似。

参考文献

1. 海底扩张的潮汐模式. 大地测量与地球动力学. 2003, 23(2): 77-80

2. 地球潮汐形变的数值评价.  地壳形变与地震.  1997,17(2):53-58.



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2 钟炳 张骥

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