Закон всемирного тяготения. Поле тяготения

Рис. 80

Важную роль в природе играет гравитационное взаимодействие, которое присуще всем телам и определяется только массами тел. Гравитационное взаимодействие заключается в том, что все материальные тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:

 

, (115)

 

, (116)

 

(117)

– гравитационная постоянная.

Силы гравитации являются силами притяжения. Пространство, в котором действуют гравитационные силы, называется гравитационнымполем, или полем тяготения. Это поле является одной из форм материи.

Рис. 81.

В этом поле на тела действуют силы, пропорциональные их массам. Графическое представление гравитационного поля для изолированного тела массой m дано на рисунке: , (118) , (119)

где называется напряженностью поля тяготения, она численно равна силе, действующей на тело массой m равной единицей, помещенной в данную точку поля. – величина векторная.

(120)

 

(121)

 

Причины приливов и отливов

Наибольшие приливы наблюдаются в дни сизигий (новолуний и полнолуний), наименьшие (квадратурные) совпадают с первой и последней четвертями Луны. Между сизигиями и квадратурами амплитуды приливов могут изменяться в 2,7 раза. Вследствие изменения расстояния между Землей и Луной приливообразующая сила Луны в течение месяца может изменяться на 40 %, изменение приливообразующей силы Солнца за год составляет лишь 10 %. Лунные приливы в 2,17 раза превышают по силе солнечные. Под влиянием притяжения Луны и Солнца происходят периодические поднятия и опускания поверхности морей и океанов – приливы и отливы. Частицы воды совершают при этом и вертикальные и горизонтальные движения. В одном и том же месте бывает два прилива в сутки, а между ними – два отлива. Приливы вызывает не только Луна, но и Солнце своим притяжением. Однако в силу того, что Солнце находится гораздо дальше от Земли, чем Луна, его приливное действие слабее.

Приливное трение

Поскольку вращение Земли вокруг своей оси опережает по времени движение Луны вокруг Земли, в водной оболочке нашей планеты возникают силы приливного трения, на преодоление которых тратится энергия вращения, и вращение Земли замедляется (примерно на 0,001 с за 100 лет). По законам небесной механики, дальнейшее замедление вращения Земли повлечет за собой уменьшение скорости движения Луны по орбите и увеличение расстояния между Землей и Луной. В конечном итоге период в течение длительного времени происходило торможение вращения Луны за счет возникавшего в ней приливного трения под действием земного притяжения (приливно-отливные явления могут возникать не только в жидкой, но и в твердой оболочке небесного тела). В результате Луна потеряла вращение вокруг своей оси и теперь обращена к Земле одной стороной.