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  • 对 潮汐 现象 的 计算机 程序 模拟

    艾特    进化的力学

     

    之前 我说 潮汐现象 的 简化模型 可以 通过 计算机 程序 很容易 的 模拟出来 。

    后来 想了一下,   细节有点多,  如果 要 用 动画 的 方式 呈现 模拟效果, 有点类似 写一个 游戏 , 比较 麻烦  。

     

    所以 把 潮汐问题 重新 思考了一下   。

    对于 潮汐问题,  首要 要做 的 事 是 建立一个 简洁 、抓住重点 的 模型  。

     

    我认为 潮汐 的 周期性 是   太阳 月球 对 海水 的 切线方向 和 法线方向 的 引力 的 变化 引起 的   。

     

    可以 以  弹簧振子 和 单摆 为例,

     

    用手 拉住 弹簧振子 的 小球 向外拉,    弹簧 会 被 拉伸,     松手,   小球 会 开始 自由 振动 起来   。

    如果 不松手, 但是 让 拉力 小一点,  小球 也会 振动 起来,  但是 振幅 比 完全松手 小    。

    如果 让 拉力 渐渐减小,   则  小球 会 振动 起来,    随着 拉力 减小,  小球 的 振幅 越来越大,  当 拉力 为 0 时, 小球 的 振幅 达到 最大,

    这 就是 潮汐 的  大潮     。

     

    把 小球 看作 海水,    拉力 最小 时,     小球 的 振幅 最大,    这就是 潮汐 的 大潮   。

     

    对于 海水 而言,     太阳 月球 对 海水 的 引力 的 切向分量 会让 海水 “晃动” 起来,   法向分量 不影响 海水 的 晃动   。

    切向分量 一方面  会让 海水 晃动 起来,  一方面 又会 阻碍 海水 晃动,   就像 对 弹簧振子 小球 的 拉力    。

    从 弹簧振子 的 小球 可以看到,    当  引力 的 切向分量 达到 最小 时,   海水 晃动 的 幅度 达到 最大,  这就是 潮汐 的  大潮   。

     

    每天 的 2 次 大潮 是 在 2 次 月中天 的 时候,  一次 月中天 是 正面 月中天,  一次 月中天 是 背面 月中天,   背面 月中天 是指 相对于 地球 的 某处,  月球 在 地球 背面,  但是 正对 该处   。

     

    不管 是 正面 月中天 还是 背面 月中天,   月球 对 海水 的 引力 的 切向分量 最小,   切向分量 最小 则 海水 晃动 幅度 最大,  法向分量 不影响 海水 的 晃动    。

     

    每月 2 次 的 最大潮 发生在 朔月 和 望月(满月),   朔月 望月 时,  太阳 地球 月球 成 一直线,    太阳 月球 对 海水 的 引力 的 合力 的 切向分量 最小,   所以 海水 晃动 的 幅度 最大   。

     

    以 单摆 为例,   也是 同理 。 

     

    科氏力 是 惯性力,     地球 是  球体,   球面 上 不同 纬度 的 线速度 不同,  所以 以 地面 为 参照系, 当 物体 的 纬度 发生变化 时 会 受到 惯性力,  也就是 科氏力 。   也就是说,  物体 沿 经线方向 运动, 或者 有 经线方向 的 速度分量 时,  才会 受到 科氏力,   纯粹 沿 纬线方向 运动 不会 受到 科氏力   。

     

     

     

     

     

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