Проявления приливных сил в жёстких небесных телах

Если небесное тело образовано совокупностью частиц, никак не взаимодействующих между собой (например — газопылевой туманности), то в случае их движения в центральном поле тяготения, в соответствии с законом Кеплера, их угловые скорости вращения будут меньше для более удалённых от центра частиц, что неизбежно приведёт к увеличению протяжённости тела в направлении движения.

В любых небесных телах, как твёрдых, так и жидких, градиент внешней силы тяготения в значительной степени компенсируется силами сцепления, меняющими своё направление при вращении тела вокруг своей собственной оси и, следовательно, вызывающими деформации сдвига, сопровождающиеся выделением тепла. Эти силы и имеются в виду, когда речь идёт о приливных силах. Достоверно доказано, что вулканизм, наблюдаемый на Ио (спутник Юпитера), вызван именно этими силами.

В зависимости от значений большой полуоси и эксцентриситета орбиты возмущающего тела, приливы в возмущаемом небесном теле могут как тормозить, так и ускорять его вращение вокруг своей оси. Это изменяет момент импульса возмущаемого тела. Скажем, Фобос, будучи на очень низкой орбите, меделенно приближается к Марсу и при этом вносит положительный вклад в абсолютную величину момента импульса Марсa. А Деймос, будучи на более далёкой орбите (более высокой, чем синхронная орбита), медленно удаляется и при этом стремится уменьшить абсолютную величину момента импульса Марса. Луна также расположена выше синхронной орбиты, и потому она тоже удаляется и уменьшает момент импульса Земли. В системе Луна — Земля это торможение в течение миллионов лет привело к тому, что период вращения Луны вокруг своей оси стал равным периоду её обращения вокруг общего центра гравитации (который расположен внутри Земли). Tо ecть, Луна обращена к Земле только одной стороной; такое вращение называется спин-орбитальный резонанс 1:1. Данные геологии указывают, что в древности земныe сутки были короче. B наши дни увеличение их длительности за счёт уменьшения скорости вращения Земли составляет около 1,5 мс в столетие.

В зависимости от целого ряда обстоятельств, небесное тело, чьё вращение меняется под воздействием приливныx сил, может оказаться как в вышеупомянутом резонансе 1:1, так и в других спин-орбитальных резонансах. Например, Меркурий пребывает в спин-орбитальном резонансе 3:2. Это значит, что он делает три оборота вокруг своей оси за время необходимое на то, чтобы дважды облететь Солнце. Есть основания полагать, что близко расположенные к своим звёздам каменистые экзопланеты (например, GJ581d) часто «застревают» в высших резонансах (3:2, как Меркурий, или даже более высоких).

Поскольку силы сцепления в земном шаре препятствуют его приливной деформации, возникает приливное трение в земной коре. Сопутствующее тепловыделение не играет большой роли в тепловом балансе Земли, но онo играет огромную роль в жизни ближних спутников Юпитера и Сатурна.

Приливные деформации также способны играть роль «спускового крючка» для землетрясений.

У экзопланет движущихся на орбитах с большим эксцентриситетом,, внутреннее содержание которых включает в себя несколько слоев вещества, например пласты коры, мантии и вещество ядра, приливные силы могут высвобождать тепловую энергию, которая может способствовать созданию и поддержанию благоприятных для жизни условий на космическом теле.^[4]

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: