2.3    永远面对地球的弄潮儿——月球的潮汐作用

到过海边的人大概都会注意到每天两次的涨潮退潮。这潮起潮落正是月球的潮汐力起了很重要的作用。潮汐力其实不是一种新的基本相互作用力，而是是引力的一种表现。不同地方受到引力不同就表现为潮汐力，所以简单地说潮汐力就是引力的剩余部分，就是不同地方的引力差。所以对于一点而言，潮汐力是没有意义的。这一点在广义相对论里有更深刻的意义。

地球朝向月球的地方和背向月球的地方受到的月球引力不同，效果就相当于受到一个将两点拉开的力。这种作用对于地球的固体部分而言影响不大，但对于地球上的液体（主要是海洋，湖泊的延展范围较小，引力差较小，潮汐作用没有海洋明显）的作用却很明显，这两个地方对应产生涨潮，而在和地球与月球中心连线垂直的两个地方对应产生退潮。这样也就不难理解为什么每天有两次涨潮退潮了。

我们可以粗略估计地球朝向月球的地方和背向月球的地方月球的引力差与月球在地球中心处的引力的比值。这个比值大约是地球直径与地球和月球距离之比的两倍，也就是2×12800/384000。由于地球是一个固体星球，表面有液体海洋，潮位差的计算很复杂（和地形地貌有很大关系）。

或许大家多少知道月球是只有一面朝向我们的，这是因为月球没有自转么？不是的，如果月球真的没有自转的话，我们就能看到月球背面的真实面貌了，或者说也就没有什么“月球背面”了。实际的情况是月球自转的角速度正好等于其公转的角速度，这才保证了月球始终以一面示人。这并不是巧合，这是潮汐作用的神奇。潮汐作用总是倾向于把相互绕转的两个非完美球形的天体的自转和二者相互的绕转同步，也就是使两个天体的自转角速度都调整到和相互绕转的角速度相同。当然，可以想见，两个天体中质量较小的一个的运动状态更容易被改变，所以质量较小的天体会首先达到自转角速度和相互绕转角速度同步的状态，而质量较大的天体的同步会迟一些。事实上，我们的地球的自转就还没有和与月球相互绕转的角速度同步。

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