张朝阳的物理课：潮汐现象说明月球逐渐远离地球的原因

如何理解潮汐现象?潮汐高度怎么计算?4月24日，《张朝阳的物理课》第四十八期开播，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，进行了详细的计算推导，利用潮汐现象说明月球逐渐远离地球的原因。

在上节课中，张朝阳通过计算表明，地球与月球的运动是绕系统质心以特定角速度旋转的圆周运动。选取旋转参考系使地球与月球在此系相对静止，可以得到质点在这个坐标系下的离心力势能与月球引力势能。若想进一步利用这个势能计算潮汐力和潮汐高度，需要建立更具体的坐标系来对各个参量进行描述。张朝阳选取了如下图所示的坐标系：

利用勾股定理等可得到坐标系中各种参量之间的变换关系，最终可以把离心势能与引力势能在此坐标系下表达出来。张朝阳表示，由于海水表面为势能场的等势面，即要求离心势能、月球引力势能和地球引力势能构成的总势能场为一个常数，由此可解得海水高度与坐标的关系。可以发现，地月连线上的点海面最高，而中间最低。整个海面像个椭球，椭球的对称轴指向月球。

张朝阳介绍，若进一步考虑地球自转，赤道的人会先后经过海水高度最大值点和最小值点，会发现海水高度在最大值与最小值之间变化，这就是潮汐现象。将具体参数值代入海水高度的表达式中，潮汐高度就是最大值减去最小值，为0.54m，这就是在赤道上随地球自转的观察者所观察到的海水整体高度的最大变化值。

最后，张朝阳利用潮汐给网友解释了月球远离地球的神奇现象。地球是有快速自转的，它会带动海水一起转。由于海水的惯性，水不能时时刻刻达到静态平衡。在地球旋转的拖动下，原本的最高海面点会跟随地球转动一个小角度，这导致潮汐引起的地球海水的形变不再是随地月连线的轴旋转对称的，那么，地球给月球的引力将不再准确地指向地球，这导致月球的位移叉乘地球的引力不再是零，即地球的引力对月球的力矩不再是零，那么月球的角动量必然变大，而轨道运行半径与其角动量的平方成正比，所以月球运行的轨道半径将增大而逐渐远离地球。(科文)

张朝阳的物理课：潮汐现象说明月球逐渐远离地球的原因

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