地球自轉與潮汐
【地球自轉與潮汐】
一、地球誕生時自轉一周需多久？
國中地球科學課本中提到，地球自轉會因潮汐作用而減慢，在四億年前一天 約２２小時（由珊瑚資料得來的）。而現在一天以２４小時了。
在課本習題中， 要我們計算經過多少年才會減慢一秒。 其算法是４×１０ 8 年減慢２小時（等 於７２００秒）， 所以每年減慢７２００秒／４×１０ 8 ～１．８×１０ -5 秒。需５．５×１０ 4 年，才減慢一秒。 此算法在短時間內沒有錯，長時間就有問題了。
現在我們以此方法來推論地 球誕生時的自轉周期。地球年齡４６億年，４億年減慢２小時，４６億年慢４６ ×２／４＝２３小時，也就是自轉一周２４－２３＝１小時。如果地球年齡４８ 億年，則依比算法減慢４８×２／４＝２４小時。也就是自轉１０小時。自轉一 周不需要時間啊！ 由此看來，這種推論法是不正確的。我們應該說
並不是自轉周期隨時間均勻 減慢，而是自轉速率隨時間均勻減慢才對。
我們定：
地球自轉速度ｗ為每小時轉幾圈，如
現在：
ｗ·＝１圈／２４小時＝０．０４１６７圈／小時。
４億年前：
ｗ＝１圈／２２小時＝０．０４４４５圈／小時。
則仿照我們學過的
等加速度觀念Ｖ＝Ｖ。＋ａｔ。
在此ｗ＝ｗ·＋αｔ，α為自轉加速度單位。
在此定為每億年減慢自轉速度每小時幾圈，ｔ為時間，單位：億年。
則：自轉一周須１／０．０８５１９圈＝１１．７小時 與前面推算大有出入。
二、淺談潮汐
濱海的海水面不是固定不變，而是一天有兩次的漲落。我們把它叫做漲潮與退潮或叫潮汐。
為什麼海水會漲落呢？
又為什麼它一天漲潮兩次退潮也兩次呢？
月亮繞著地球運行，並非地球固定不動而只月球做圓周 運動，而是地球有質量，月亮也有質量，它們兩個的組合中心叫質量中心，且質量中心在地球內部。
月亮與地球均繞著質量中心轉，所以地球也在繞行。只是繞行速度沒有月亮快而已。
既然地球在繞（也就是它在做圓周運動），那麼它就有 離心力，而使地球上的水圈形成圖一的形狀。
又月球、地球之間也有萬有引力， 如此月亮就把地球的水圈吸成橢圓的形狀了。
我們由此可知，地球上有二處水圈凸出，也有二處較平坦。意思就是在同一時刻，地球有二處漲潮，也有二處退潮。
又因地球一天自轉一周，所以一天內同 一地點有兩次漲潮有兩次退潮。
對於這個潮汐的原因，用比較專門的話來說，Ａ處月對地的吸引力 大於地球對地月質量中心繞轉的離心力，所以水凸出。Ｂ處引力等於離心所以是 平的。Ｃ處引力小於離心力所以又凸出。
潮汐是月亮的影響。有什麼證據？
有的，例如今天月亮正當中，至明天月亮 正當中，需時不是２４小時，而是月亮也繞行地球，所以每天約落後５０分鐘出 來，也就是需時２４小時５０分鐘，而潮汐周期正是如此，這次高潮至下至高潮 間隔１２小時２５分鐘，二次正好２４小時５０分鐘，與月繞地周期相同，
唯一 令人不解的是漲潮最高應是月正當中之時，但它卻發生在月正當中之後２至３小 時。
這是因為水有黏性，此由海水相互之間及海水和海底之間發生摩擦力所拖延 。
月亮會影響潮汐，而太陽比月亮重百萬倍，它會不會也影響潮汐呢？
答案是會的，不過它比起月亮對潮汐的影響要少二倍多，此原因是太陽與地球距離太 遠了，地球半徑與它相比小太多了，以至於離心力與萬有引力相差很小，潮汐現 象不明顯罷了。
太陽對潮汐的影響，顯現在日、月、地排成一直線時，（如農曆 初一和十五），引力相加對潮汐特別明顯叫大潮。當日、月、地排成直角三角形 ，引力相消，潮汐減小叫小潮。
而大潮發生在朔望過後二、三天。其原因也是海水的摩擦力。 漲潮與退潮引起的潮流，會有沖洗港灣的作用，尤其當它經過狹窄的流路流速特大，我們可利用此潮流來發電。此外工廠排放污水，也要掌握潮流的流向。
三、地球自轉和月球運轉與潮汐關係
由於海水的黏滯性，漲潮發生在月球中天２、３小時，以致於月、地及水圈相對運動，使得月亮對地球凸出水圈的吸引力產生了一個順時鐘力矩，此力矩使地球減慢了逆時鐘的自轉（自北極上空觀看），如此使地球自轉減慢 了。也就是
潮汐海水的摩擦使地球自轉減慢了。
潮汐理論使得地球越轉越慢，但也使得月亮繞地球的速率越來越快。即萬有引力使她產生逆時鐘力距而越轉越快了。結果月亮越來越有能力遠 離地球對月的吸引力，那時一聲再見，月亮便永離我們而去，像其他行星一樣繞 著太陽而不是繞著地球打轉了。還有一項天際奇觀……日蝕、，也要隨著月亮的 離去而消失了。