潮汐锁定是怎么回事?

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            潮汐锁定是指当空间中的某个物体绕着另一个物体旋转,该物体的年和日在时间长度上相等。这意味着这个物体自转一周的同时绕着另一个空间中的特定物体旋转一周。由于有着相等的年和日,另一个特定物体总是看到该物体的同一面,或者说这个物体被旋转环绕。

想想地球和月球。我们总是看到月球的同一面,从未从地球上瞥见它的另一面。这是因为月球被地球潮汐锁定。月球每28天绕地球旋转一周,而月球每28天自转一周。

潮汐锁定对于双方都有作用,在之前的例子中可知月球和地球对彼此产生作用力,这种作用力总在彼此相对的那侧更强,也就是说这种作用力在月球和地球相对的那侧更强。这种作用力导致物体之间产生拉伸和扭曲,地球上的潮汐现象也正是这样产生的。

潮汐锁定是怎么回事?

月球在作用力的拉伸下速度减慢,这种减速最终导致月球的轨道和它的旋转相匹配。其他星球也有自己的潮汐锁定卫星,比如:冥王星的卫星——卡戎(冥卫一),被它的主星(冥王星)潮汐锁定。然而,冥王星和卡戎是一个特别的例子,因为它们被彼此潮汐锁定。这意味着冥王星永远对卡戎展现同一侧,卡戎永远对冥王星展现同一侧。就等同地球总是向月球展现同一侧,月球总是向地球上的我们展现同一侧。

潮汐锁定确实会影响我们行星的运动,因为潮汐锁定减慢了我们行星的旋转速度。这意味着数百万年后地球和月亮可能就像冥王星和卡戎那样,我们只能看见月球的一侧,月球只能看见地球的固定一侧。

潮汐锁定并不仅仅只存在于卫星和行星之间,它也可以发生在太空中的其他天体之间!天文学家常说的双星,或是中心有两颗恒星的恒星系统,大多数都可能对彼此潮汐锁定。加拿大的一架望远镜可能也证实了一颗恒星和附近的行星潮汐锁定。因此,不仅是行星和它们的卫星之间可以潮汐锁定。

现在,每当有人问你潮汐锁定是什么,你就该知道怎么告诉他们了:当一个物体在太空中以相同的方式围绕另一个物体运行时,它的自转和公转的时间长度相同。

潮汐锁定(也被称为重力锁定或者捕捉旋转)发生,当一对共同旋转的宇宙星体长期互相作用驱动它们中至少一个的旋转率进入这样一种状态,这个物体(例如:一个行星)不再有角动量的纯转化,并且它绕着另一个物体旋转(例如:一个恒星),而这种没有纯转化的状态一定会在一个物体绕另一个物体旋转的进程中被满足。这不意味着这种旋转和旋转率在某个轨道上一直是恰好同步的,因为在轨道的进程中可能会有一些滞后和超前转化。这种作用是由共同旋转物体之间的重力梯度(潮汐力)引起的,在相当长的时间里一直作用着。

因为月球是1:1的潮汐锁定,所以从地球只能看见月球正面的一侧。

在轨道偏心率和倾斜因数接近零的特殊情况下,潮汐锁定导致一个相关物体的半球一直面对它的同伴,这种作用被称为同步旋转。例如,月球的同一面一直面对地球,虽然由于月球的轨道并不是正圆而存在一些偏差。一个处于同步旋转状态的潮汐锁定物体自转时间和公转时间相同。

通常,只有卫星被更大型的物体潮汐锁定。但是,如果两个物体的质量差和距离差都相对较小,它们可能潮汐锁定彼此,这就是冥王星和卡戎的情况。

如果自转的频率大于轨道 (公转)频率,抵制的小扭矩将会浮现,最终达成频率锁定(绿色描述的情况)。

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