普及知识:难以察觉 却无时无处不在的固体潮汐

  • A+
所属分类:科普

原标题:难以察觉的固体潮汐

月圆月缺,潮涨潮落。在通常情况下,海水每天都会发生涨潮和落潮,水位受月球及太阳引力的影响而发生很大变化。然而在某些地方,这一规律却并不那么明显。

在土耳其伊斯坦布尔,有一座加拉塔(Galata)大桥,位于连接黑海与地中海的土耳其海峡边。对于游客而言,这座桥最独特的吸引力,就在于桥下开设了一整排鱼餐馆。当你来到这里的时候,你会惊异地发现,这些鱼餐馆离海面可能不到一米。如果你中午在桥下用餐,晚上再回去,你会更惊异,因为海面没有变化。而且,从这座桥下经过的邮轮,几乎全天都是贴着桥底驶过,让人感觉不到水位的变化。难道地中海没有潮汐?

确实,地中海整体是没有显著的潮汐现象的,因为它几乎是一个内湖,只有一个通道跟大西洋相连。不过,因为它足够大,

以内部的海水还是可以在潮汐力的驱动下流动,在个别地方形成显著潮汐。在“世界的首都”伊斯坦布尔却是没有的。

地中海的潮汐不显著。不过,比地中海的潮汐更不为人所察觉的,是无处无时不在发生的固体潮汐。具体说来,大家脚下的大地也如同海水一样,一直在发生上升下降的周期往复运动,而且其振幅并不小。

德国耶拿大学研究地球潮汐的专家格哈德·詹希曾发表论文,认为月球引力对地球的影响不仅会产生潮汐现象,而且会导致地球的地面每天有规律地升降。詹希是德国耶拿大学的应用地球物理学专家,从2003年起担任国际大地测量学协会潮汐委员会的主席。根据詹希的论文结果,欧洲的地面每天升降约80厘米。

对居住在地球上的人来说,地面的升降并没有直接的感觉。詹希解释说,由于月球引力对地壳运动的作用非常小,所以固体潮汐运动不会对地球上的地震、火山喷发等地质现象产生影响。詹希称,产生潮汐的原理现在已经非常清楚,当月球直接处于地球上方位置的时候,就会出现潮汐的最大值。月球围绕地球的旋转关系可以设想为一个转动的哑铃,一头是地球,另一头是月球,当月球的离心力超过地球的引力时就形成涨潮,低于地球的引力时就形成落潮,潮汐作用存在于地球引力和离心力之间的差别。

尽管不像海洋潮汐那么直观,但是固体潮汐的存在按理论是可以确定的。月亮和太阳在地球上的潮汐力既作用在海水上,也作用在固态的地壳地幔上。潮汐力能够驱动海水流动,自然也能够让地壳和地幔形变。只不过,地壳和地幔的流动性不如海水那么好,所以其形变可能不为人所察觉。

不过,有些大型建筑和设施是能够感受到固体潮汐的。有些大学会开设一门选修课,叫大坝形变观测。几百米长的大坝就能够感受到固体潮汐,并发生形变,虽然它不足以成为引起大坝形变的主要因素。

欧洲的大型强子对撞机周长达到27公里,因为足够长,所以能够感受到固体潮汐,并需要根据固体潮汐影响对设备进行微调。固体潮汐会引起设备的相对移动,进而导致质子束发生相对位移,再进而引起观察到的质子碰撞数的周期变化。

我们普通人是否有机会观察固体潮汐?现在的全球卫星定位系统(GPS)设备已经做到厘米量级,如果有个好的GPS设备,也许可以尝试。(来源:中国气象报 作者简介:张江敏,德国奥格斯堡大学博士后研究员,主要研究领域为原子和分子物理。)

  • 我的微信
  • 关注前沿技术
  • weinxin
  • 微信公众号
  • 专注精准服务
  • weinxin

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: