==> Augusting.bbs@bbs.mgt.ncu.edu.tw (...) 在 astronomy 版提到:
: ==> Ponponn.bbs@vlsi1.iie.ncku.edu.tw (胖喵喵) 提到:
: : 不是神秘的巧合, "巧合"的是您力學沒學好!
: : 找一本基本的天文教科書就可以找到答案了!
: : 太陽系中除了月球外還有不少這類衛星!
: : 也許嫌找書麻煩, 給您幾個思考方向, 首先月球
: : 不是剛體，其次地球引力作用在月球各處因距地不同
: : 而有不同的大小, 若月球對地球自轉速度比現在快或慢,
: : 畫個圖, 應該可以找出原因了!
: 那敢問您，既然不是巧合
: 為什麼不是每個雙星都有這種"公轉和自轉同週期"的情形
: 你或許想說，是因為生成時間不足以形成平衡
: 那請問太陽與地球共生如此長一段時間，為什麼地球公自轉週期仍然相差甚遠？
: 撇開反例不談，我按照您說的思考月球非剛體，以及引力不同情形
: 很明顯的，月球受到引力造成的力矩巨觀來看仍然為零
: 何謂巨觀呢？
: 我承認每一瞬間月球確實有受到力矩作用，但是每一公轉週期內
: 所受到的力矩向量和絕對為零,因為t時受到力矩τ的話在(週期-t)時會受到
: 淨值相同|τ|方向相反的力矩
: 而若月球自轉比現在絲毫快或慢，加上沒有淨力矩作用
: 就沒有種巧合了。
: 感謝您的回信讓我更確定我的想法！
那為何雙星系統應該都會有自轉及公轉相同的情形?
真希望您多找些太陽系的資料或書來看看, 最起碼先把潮汐效應的相關資料看完整些.
太陽系內有類似潮汐鎖定(Tidal lock)的星體有水星, 不過水星的情況是另一種特例,
水星自轉週期是58.65日(地球日), 公轉週期是87.97日. 成一個2:3的比例關係!
木星第二大衛星也是受其引力的潮汐作用而固定一面朝向木星, 冥王星及其衛星更
是彼此同一面相向互繞(互為同步衛星一般!) 舉這幾個例是要說明地月不是特例或
巧合,
您一直要舉力矩作用來思考, 可見您思考模式仍未跳出錯誤的圈圈,
假設月球自轉比現在快或慢, 我們來看地球引力如何影響月球:
由於文字式無法畫圖, 以下的說明請自行模擬畫圖,
Ｂ
Ｃ○Ａ ●E(地球)
Ｄ
設A,B,C,D為月球上四點, A最接近地球, C離地球最遠B,D 介於其間.
由於A接近地球, 受地球引力最大, 這引力比A繞地球公轉所需的向心還大,
因此會被拉向地球, C點所受引力最小, 而這引力值不足以維持其公轉所需
的向心力因此會遠離地球, 當然A沒有掉向地球而C也沒有遠離地球飛出去,
因為月球的引力把四點都抓住了! 先前我們曾說月球不是"剛體", 所以月球
受引力不平衡作用而有向A及C兩方拉長變形的情形(這就是地球上面向月球及
背向月球的區域潮位最高的同樣原因!).
當月球固定以A 朝向地球, 則月球變形是固定在同一形狀, ABCD各點彼此相對
位置距離不變. 也就是地球引力及月球引力處在一平衡狀態.
前面我假設了月球自轉週期比現在快或慢, 則上例中ABCD就會依順時針或逆時針
旋轉, 則我們看到月球不斷變形, ABCD相對距離不斷改變, 由於持續變形,
月球外殼會相互擠壓及摩擦, 而產生熱量, 損耗轉動動能, 因此月球自轉週期就
會變長(或變短), 直到固定一面朝向地球(事實上由於白道及黃道不在同一平面)
及月球軌道不是正圓, 月球不是真正固定一面朝向地球, 而有微微上下左右"搖擺"
般的"天平動"(以地球觀之).
潮汐作用提供了另一種能量的轉換方式(其實也不過是摩擦而已), 在類木行星
的衛星中由於潮汐力作用提供了"熱能", 使得因極低溫而變成固體的水或其他常溫
下為氣態的物質被加熱, 而熔化為液體, 甚至變成氣體!
般海家二號也拍到了木星四大衛星的"劇烈"活動, 特別是衛星Io的火山及活動!
而不久前彗星撞木星的景觀, 那顆彗星就是被木星強大的潮汐力拉成十幾塊碎片!
潮汐力的作用方式大致就是這樣了.
您還要用力矩來解釋嗎? 其實您的觀點本來沒錯, 但那只適用"剛體"及"無摩擦"的
理想狀況, 但現實中沒有這種理想狀況, 而太陽系中更沒有!
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==> Ponponn.bbs@vlsi1.iie.ncku.edu.tw (胖喵喵) 提到:
> 您一直要舉力矩作用來思考, 可見您思考模式仍未跳出錯誤的圈圈,
其實力矩確實是存在的,從力矩角度想並沒錯,只是他沒得出正確的結果罷了.
> 假設月球自轉比現在快或慢, 我們來看地球引力如何影響月球:
> 由於文字式無法畫圖, 以下的說明請自行模擬畫圖,
> Ｂ
> Ｃ○Ａ ●E(地球)
> Ｄ
讓我來補充這一段吧. 不妨把月球當做是團黏滯性很強的流體,在其自轉較
公轉快的狀況下,雖然月球被潮汐力拉扯最大的方向是在地月連線上,但被拉
長的月球其長軸不會恰沿著地月連線. 這很容易理解,想像一條橫向且向左移
動而帶有張力的繩子,在其中某點突然施以向上的力,因繩子同時向左運動的
關系,繩上升的最高點必不在施力點上,而在其左側. 在上圖中,月球的長軸
會略呈左下右上的指向(假設自轉與公轉皆為逆時針). 這時你再把長軸近地
端與遠地端受地球引力作用的方向畫出來,你就會發現這對月球的自轉將產
生一負力矩而對其公轉造成正力矩,其結果就是自轉角動量轉移到公轉角動
量上去,直到自轉公轉週期相等而月球長軸永遠指向地球為止.相反的,如果
月球一開始是自轉較慢,則上述的作用就反過來,軌道角動量會轉移到自旋角
動量上. 但無論如何,結論是不變的.
在這個過程中,角動量是首恆的,Ponponn的能量觀點只道出整個過程中較不
足道的另一部份,卻不能解釋這種自轉公轉週期相等的現像.無論如何,只要
轉動的週期改變,就必然涉及角動量的改變,而這也就不可免的一定要有力矩
在其中. Ponponn所提出的能量損耗,只是微觀的過程,與具觀的角動量轉移
並沒有直接名顯的關聯.
> 潮汐作用提供了另一種能量的轉換方式(其實也不過是摩擦而已), 在類木行星
> 的衛星中由於潮汐力作用提供了"熱能", 使得因極低溫而變成固體的水或其他常溫
> 下為氣態的物質被加熱, 而熔化為液體, 甚至變成氣體!
> 般海家二號也拍到了木星四大衛星的"劇烈"活動, 特別是衛星Io的火山及活動!
> 而不久前彗星撞木星的景觀, 那顆彗星就是被木星強大的潮汐力拉成十幾塊碎片!
> 潮汐力的作用方式大致就是這樣了.
> 您還要用力矩來解釋嗎? 其實您的觀點本來沒錯, 但那只適用"剛體"及"無摩擦"的
> 理想狀況, 但現實中沒有這種理想狀況, 而太陽系中更沒有!
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