• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Siła pływowa

    Przeczytaj także...
    Obrót synchroniczny (rotacja synchroniczna) – zjawisko astronomiczne obserwowane w układach dwóch wzajemnie obiegających się ciał niebieskich polegające na tym, że okres obrotu jednego z nich wokół własnej osi jest równy okresowi obiegu wokół drugiego ciała.Jowisz – piąta w kolejności oddalenia od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Jego masa jest nieco mniejsza niż jedna tysięczna masy Słońca, a zarazem dwa i pół raza większa niż łączna masa wszystkich innych planet w Układzie Słonecznym. Wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem tworzy grupę gazowych olbrzymów, nazywaną czasem również planetami jowiszowymi.
    Księżyc (łac. Luna, gr. Σελήνη Selḗnē; pol. fraz. „Srebrny Glob”, „srebrny glob”; pol. przest. gw. poet. „miesiąc”; pol. przest. poet. „luna”) – jedyny naturalny satelita Ziemi (nie licząc tzw. księżyców Kordylewskiego, które są obiektami pyłowymi i przez niektórych badaczy uważane za obiekty przejściowe). Jest piątym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. Przeciętna odległość od środka Ziemi do środka Księżyca to 384 403 km, co stanowi mniej więcej trzydziestokrotność średnicy ziemskiej. Średnica Księżyca wynosi 3474 km, nieco więcej niż 1/4 średnicy Ziemi. Oznacza to, że objętość Księżyca wynosi około 1/50 objętości kuli ziemskiej. Przyspieszenie grawitacyjne na jego powierzchni jest blisko 6 razy słabsze niż na Ziemi. Księżyc wykonuje pełny obieg wokół Ziemi w ciągu 27,3 dnia (tzw. miesiąc syderyczny), a okresowe zmiany w geometrii układu Ziemia-Księżyc-Słońce powodują występowanie powtarzających się w cyklu 29,5-dniowym (tzw. miesiąc synodyczny) faz Księżyca.
    Siły pływowe, ciało wywołujące je jest z lewej lub prawej strony
    Siły pływowe w otoczeniu ciała, ciało wywołujące siłę znajduje się poniżej rysunku

    Siła pływowa – siła działająca na ciało rozciągłe znajdujące się w polu sił o różnej wartości lub kierunku w różnych punktach ciała. Najczęściej kojarzona z polem grawitacyjnym.

    Naturalny satelita (księżyc) – ciało niebieskie pochodzenia naturalnego, obiegające planetę, planetę karłowatą lub planetoidę. Słowo „Księżyc” pisane wielką literą oznacza naturalnego satelitę Ziemi.Gejzer – rodzaj gorącego źródła, które gwałtownie wyrzuca słup wody i pary wodnej o temperaturze wrzenia. Woda z gejzerów ogrzewana jest w procesie hydrotermalnym przez magmę zalegającą kilka kilometrów pod powierzchnią ziemi. Wybuchy gejzerów są dość regularne, ale dla każdego źródła odstępy pomiędzy kolejnymi wybuchami są inne. Woda może być wyrzucana na wysokość nawet 30-70 m.

    Siła pływowa pojawia się wtedy, gdy siła grawitacji zmienia się znacznie na długości ciała. Część ciała, znajdująca się bliżej źródła siły (najczęściej jakiegoś ciała niebieskiego - gwiazdy, planety, księżyca, czarnej dziury itp.), jest przyciągana znacznie silniej, niż część ciała bardziej odległa od źródła siły.

    Czarna dziura – obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją "czarną", ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Mechanika kwantowa przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.Planeta (późnołac. planeta, od gr. πλανήτ- planét-, πλανής planés, nowogr. πλανήτης planétes; dosł. „wędrowiec” od πλανάσθαι planásthai, wędrować) – zgodnie z definicją Międzynarodowej Unii Astronomicznej – obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w którego wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe, wystarczająco duży, aby uzyskać prawie kulisty kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity. W odróżnieniu od gwiazd, świecących światłem własnym, planety świecą światłem odbitym.

    Opis matematyczny[]

    Siłę pływową wzdłuż prostej łączącej oba ciała można w przybliżeniu (r ≪ R) opisać wzorem:

    gdzie:

    Wulkanizm – ogół procesów geologicznych, zachodzących na powierzchni ziemi, związanych z wydobywaniem się lawy i innych materiałów z głębi litosfery, na skutek ruchów magmy pod powierzchnią. Jego przejawami jest powstawanie i aktywność wulkanów, występowanie ekshalacji, a także tworzenie się skał wulkanicznych. Z wulkanizmem wiążą się także procesy hydrotermalne.Io (Jowisz I) – trzeci co do wielkości księżyc Jowisza, z grupy księżyców galileuszowych i czwarty co do wielkości satelita w Układzie Słonecznym. Charakteryzuje się niezwykle silną aktywnością wulkaniczną.
  • G - stała grawitacyjna,
  • M - masa ciała wytwarzającego pole,
  • m - masa ciała podlegającego sile pływowej,
  • R - odległość między środkami ciał,
  • r - odległość od środka ciała podlegającego sile pływowej, dla punktu znajdującego się na powierzchni ciała równa jest promieniowi ciała.
  • Siła pływowa zmienia się bardzo szybko (sześciennie) wraz z odległością, najsilniej działa przy względnie niewielkich odległościach od ciał o dużej gęstości. Siła wzrasta liniowo wraz z odległością od środka ciała (r w liczniku), co np. sprawia, że siły pływowe działają silnie na atmosfery ciał, co przy zbliżeniu się ciał (Granica Roche'a) prowadzi do porwania atmosfery ciała o mniejszej gęstości przez ciało o większej gęstości.

    Gwiazda – kuliste ciało niebieskie stanowiące skupisko powiązanej grawitacyjnie materii w stanie plazmy bądź zdegenerowanej. Przynajmniej przez część swojego istnienia gwiazda w sposób stabilny emituje powstającą w jej jądrze w wyniku procesów syntezy jądrowej atomów wodoru energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności światło widzialne. Gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru i helu, prawie wszystkie atomy innych cięższych pierwiastków znajdujące się we Wszechświecie powstały w efekcie zachodzących w nich przemian jądrowych lub podczas wieńczących ich istnienie wybuchów.Enceladus (Saturn II) – jeden z księżyców Saturna, odkryty w 1789 roku przez Williama Herschela. Jego nazwa pochodzi od Enkeladosa, jednego z gigantów w mitologii greckiej, który został przygnieciony przez Zeusa wyspą Sycylią.

    Przykłady działania sił pływowych[]

    Rozerwana przez Jowisza kometa Shoemaker-Levy 9

    Miejscem największego działania sił pływowych jest najbliższe otoczenie czarnej dziury. Każde ciało znajdujące się w jej pobliżu prędzej czy później powinno zostać rozerwane na drobne części, teoretycznie nawet cząsteczki.

    Pierścienie Saturna – pierścienie zbudowane z cząstek lodu i skał, krążących wokół Saturna. W zależności od gęstości materiału, tworzą one pojedyncze wąskie pasma lub wstęgi. Chociaż średnica pierścieni Saturna wynosi ponad 250 000 km, mają one zaledwie 30 km grubości. Miejscami grubość ta jednak wynosi 10 metrów. Ze względu na grawitacyjne oddziaływanie księżyców orbitujących pośród pierścieni nie są one idealnie płaskie. Co 14-15 lat pierścienie Saturna ustawiają się pod takim kątem, że przestają być widoczne z Ziemi.Pole grawitacyjne – pole wytwarzane przez obiekty posiadające masę. Określa wielkość i kierunek siły grawitacyjnej działającej na znajdujące się w nim inne obiekty posiadające masę. Podstawową teorią opisującą pole grawitacyjne i jego związek z cechami przestrzeni jest ogólna teoria względności (OTW), stworzona przez Alberta Einsteina. Prawo grawitacji sformułował angielski uczony Izaak Newton. Pole opisuje się poprzez podanie natężenia pola grawitacyjnego γ, czyli siły F działającej na masę jednostkową m, lub potencjału grawitacyjnego. Obrazem pola grawitacyjnego są linie pola lub powierzchnie ekwipotencjalne. Kierunek i zwrot linii pola jest zgodny z kierunkiem i zwrotem sił działających na masę punktową.

    Podobny efekt może wystąpić w pobliżu gwiazd neutronowych, które także mają bardzo dużą gęstość.

    Kometa Shoemaker-Levy 9 także została rozerwana przez siły pływowe Jowisza. Fragmenty znajdujące się bliżej planety spadły z większym przyspieszeniem niż te bardziej od niej odległe.

    Mniej ekstremalnym przykładem są pierścienie Saturna. Siły pływowe powstrzymują materiał w nich zawarty przed uformowaniem się w księżyce pod wpływem wzajemnego przyciągania grawitacyjnego cząstek.

    Stała grawitacji (oznaczenie: G lub γ) – stała fizyczna służąca do opisu pola grawitacyjnego. Jako pierwszy wyznaczył ją Henry Cavendish. Obecnie używana wartość została opublikowana w 2002 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) i wynosi:Słońce (łac. Sol, Helius, gr. Ἥλιος Hḗlios) – gwiazda centralna Układu Słonecznego, wokół której krąży Ziemia, inne planety tego układu, planety karłowate oraz małe ciała Układu Słonecznego. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi.

    Najbardziej nam znanym efektem działania sił pływowych są pływy morskie. Są one spowodowane przyciąganiem Księżyca (w mniejszym stopniu także Słońca) i ruchem obrotowym Ziemi. Oceany po stronie, po której znajduje się Księżyc oraz przeciwnej wybrzuszają się wzdłuż osi Ziemia-Księżyc.

    Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.Gwiazda neutronowa – gwiazda zdegenerowana powstała w wyniku ewolucji gwiazd o dużych masach (~ 8–10 mas Słońca). Powstają podczas wybuchu supernowej (supernowe typu II lub Ib) lub kolapsu białego karła (supernowa typu Ia) w układach podwójnych. Materia składająca się na gwiazdy neutronowe jest niezwykle gęsta, przy średnicy 10–15 km gwiazdy tego typu mają masę od 1,4 do 2,5 mas Słońca. Łyżeczka materii neutronowej ma masę ok. 6 miliardów ton .

    Wewnątrz ciała podlegającego sile pływowej powstaje tarcie pływowe. Powoduje ono utratę energii kinetycznej i generuje ciepło. Dzięki niemu, na księżycu Jowisza Io występuje olbrzymia aktywność wulkaniczna; na dużo mniejszym lodowym księżycu Saturna, Enceladusie, współcześnie czynne są gejzery.

    Pływy morskie (przypływy i odpływy) – regularnie powtarzające się podnoszenie i opadanie poziomu wody w oceanie. Wywołuje je zjawisko pływowe, którego przyczyną są siły grawitacyjne Księżyca i Słońca.Potęgowanie – działanie dwuargumentowe będące uogólnieniem wielokrotnego mnożenia elementu przez siebie. Potęgowany element nazywa się podstawą, zaś liczba mnożeń, zapisywana zwykle w indeksie górnym po prawej stronie podstawy, nosi nazwę wykładnika. Wynik potęgowania to potęga elementu.

    Utrata energii kinetycznej z powodu tarcia pływowego oraz odkształcenie pływowe Księżyca są przyczynami obrotu synchronicznego, co oznacza, że jest on zawsze obrócony tą samą stroną do Ziemi.

    Zobacz też[]

    Granica Roche'a




    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Ciało niebieskie – każdy naturalny obiekt fizyczny oraz układ powiązanych ze sobą obiektów lub ich struktur, występujący w przestrzeni kosmicznej poza granicą atmosfery ziemskiej. Ciało niebieskie jest przedmiotem zainteresowania astronomii.

    Reklama