Siła pływowa

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.

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

Opis matematycznyEdytuj

Siłę pływową wzdłuż prostej łączącej oba ciała można w przybliżeniu   opisać wzorem:

 

gdzie:

 stała grawitacyjna,
  – masa ciała wytwarzającego pole,
  – masa ciała podlegającego sile pływowej,
  – odległość między środkami ciał,
  – 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.

Przykłady działania sił pływowychEdytuj

 
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.

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.

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.

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.

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 teżEdytuj