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1、地球自转的影响一地球自转对重力的影响1. 实验室里“称量”地球的质量地球的质量怎样称量？不可能用天平。但是，通过万有引力定律可以“称量”！那么，人们是怎样通过万有引力定律“称量”地球的呢？若不考虑地球自转的影响，地面上物体的重力等于地球对该物体的万有引力，即，由此可得地球的质量 。上式中地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪许之前就已知道，而卡文迪许在实验室中测出了引力常量G，利用上式就可算出地球的质量M。这意味着人们在实验室里测出了地球的质量。通过万有引力定律“称量”地球的质量，这不能不说是个奇迹，其中的思想基础与牛顿的月地检验是一致的，即相信天上人间服从共同的规律。著名文学家马克吐温的话：
2、“科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜想，竟能赢得那么多收获！”他一语道出了科学发展的精髓。由于地球的吸引而产生的力，叫做重力。方向竖直向下。地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比，用关系式G=mg表示。通常在地球表面附近，g取值为9.8牛每千克，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛。 物体的各个部分都受重力的作用。但是，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关。形状规则，质量分布均匀的物体，其重心在它的几何中心。2。地球自转对重力的影响将地球视作惯性系，质点所受重力就是万
3、有引力，并在地球表面附近视其大小为一常量。重力的大小为重量，又与地球的自转，地球并不是精确的惯性系。尚需考虑离心惯性力，这是重力和地球引力将出现差别。将质量为m的质点悬挂于线的末端且相对于地球静止，它受三个力，即线的拉力FT,地球的引力F以及离心惯性力,此三力平衡。，根据重力的定义，德： 更精确的说，质点重力为地球引力与离心惯性力的合力。质点所在的纬度不同，质点到地球自转轴的距离R也不同，离心惯性力亦不相同，经过推导得出重量随纬度变化的公式：。讨论：在赤道上，W最小；在两极，W最大重力等于地球对物体的引力；在其它纬度，重力介于最大和最小之间，但总的来说，相差不多，例如在处 所以在一般情况下，可
4、以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小，即在一般情况下可以略去地球转动的影响。重力大小可以用测力计测量，静止或匀速直线运动的物体对测力计的拉力或压力的大小等于重力的大小。附加解释: 重力的大小除可用万有引力大小计算以外，还可以由牛顿第二定律F=ma计算，这时重力可以写成：G=mg。重力是矢量，它的方向总是竖直向下的。重力的作用点在物体的重心上。3。此外，有密度较大的矿石附近地区，物体的重力要比周围地区稍大些，利用重力的差异可以探矿，这种方法叫重力探矿。4 重力并不是只存在于地球上 物体在天体表面上，受到该天体的引力等于重力，其大小可以根据万有引力确定。我们通常确定引力等于重力，这也是要以在
5、同一天体为前提。 重力是出自万有引力。而万有引力是一种弱力，但它的作用距离却是无限远，普遍存在于宇宙中。比如，月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。二.地球自转对自由落体的影响1851年，付科在巴黎伟人祠用长6.7米的摆做了实验。摆的振动周期 T16.5秒。摆振动面相对惯性系保持不动，但相对于地球，每个周期摆面转动0.05。经32小时，摆面转动一周，从而证明了地球在自转。三潮汐1 潮汐的定义 凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动
6、现象就是潮汐。“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨，不过通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。 海水的这种有节奏的周期性的涨落运动就是潮汐，法国文学称之为“大海的呼吸”。我国的钱塘江入海口就是世界两大观潮胜地之一（另一个为亚马逊河北河口），惊心动魄的自然景观很早就引起人们的关注，2潮汐是如何形成的万有引力与天体运动产生 潮汐现象。 潮汐是海水周期性涨落。因白天为朝，夜晚为夕，所以把白天出现的海水涨落称为“潮”，夜晚出现的海水涨落称为“汐”。这种现象曾使古人很纳闷，不知究竟是什么原因造成的。后来细心的人们发现，潮汐每天都要推迟一惠儿，而这一时间和月亮每天迟到的时间是一样的，因此想到潮汐和月球有
7、着必然的联系。我国古代地理著作山海经中已提到潮汐与月球的关系，东汉时期王充在他所著的论衡一书中则明确指出：“涛之起也，随月升衰”。但是直到牛顿发现了万有引力定律，拉普拉斯才从数学上证明潮汐现象确实是由太阳和月亮、主要是月亮的引力造成的。近代潮汐的研究，是牛顿提出万有引力定律，并用他解释海洋潮汐现象，后又经伯努力、欧拉及拉普拉斯等人的工作而趋完善。20世纪以来，大型电子计算机的应用使潮汐的研究结合实际海陆分布、沈海、浅海等不同因素，得到迅猛发展。我们假设海水覆盖整个地球表面，讨论月球、太阳对海洋潮汐的作用。潮汐是月球引力最直观而生动的演示。我们很容易懂得地球靠近月亮的一面受到引力最大，中心部位次
8、之，而背向月亮的一面最小。这个引力差趋向于把地球挤扁和拉长。于是，向着月球的一面和背着月球的一面便同时鼓起两座水丘。由于地球的自转，这两座隔球相对的水丘追着地-月间的连线不断移动，潮汐便产生了。质量大得多的太阳由于距离遥远，起潮力只有月亮的三分之一，当日、月和地球处于同一直线时，叠加效应会使潮高出现极大值。海平面每昼夜有两次涨落。在新月或满月时，太阳和月球在同一方向或正相反方向施加引力，产生高潮；但在上弦或下弦时，月球的引力作用对抗太阳的引力作用，产主低潮。其周期约半月。从一年看来，也同样有高低潮两次。春分和秋分时，如果地球、月球和太阳几乎在同一平面上，这时引潮力比其他各月都大，造成一年中春、
9、秋两次高潮。此外，潮汐与月球和太阳离地球的远近也有关系。月球的公转轨道是个椭圆，大约每27.55天靠近地球和远离地球一次，近地潮要比远地潮大39，当近地潮与高潮重合时，潮差特别大，若远地潮与低潮重合时，潮差就特别小。地球围绕太阳的公转轨道也是椭圆，在近日点太阳引力大，潮汐强，远日点，引力小，潮汐弱。月球的引潮力不仅会在地球上产生海潮，还会引起大气潮。但是大气潮远没有海潮这样惊天动地，气势磅礴。又因为我们身在其中所以是很难察觉的。除此之外，引潮力还会使地球的本体，包括地表（大陆和洋底以下各部分）产生潮汐，这种潮汐称为固体潮，固体潮引起地表的起伏很小，只有用精密的仪器才能测出来，这可能对地球的引力
10、场有细微影响。地球内部有一部分是液态的，因此那里也会产生潮汐，我们认为地壳腹背的潮汐涌动是诱发地震的原因。 力的作用总是相对的，有作用力便有反作用力。月球对地球有引潮力，反过来，地球对月球同样也有引潮力。按理说，地球的质量比月球大80多倍，地球对月球的引潮力应是月球对地球引潮力的20多倍，然而，由于月球上没有水，所以地球的引潮力无法在月面上“兴风作浪”，但对月球的自转起了制动作用，使月球变成一颗同步自转的卫星，所以月球总以一面对着我们。而月球也通过与此相同的潮汐摩擦使地球自转变慢，使每日时间变长，同时地月之间的距离变大。 潮汐作用对地球最深刻的影响在于，海水流动的摩擦，对海岸的冲击，岩石圈的形
11、变，都阻碍着地球的自转，起着一对“刹车片”的作用。尽管这一力量十分微小，只会使地球的自转在10万年里减慢2秒，但我们却不得不又一次惊叹长长的“时间杠杆”撬动的结果。16亿年前，地球每昼夜只9小时，一年有800多天，6亿年前的每昼夜是20小时，一年440天。海底珊瑚虫的化石生长线留下了古代的时间刻度。遥想当年，比今天高得多的巨潮扑向海岸，地球生命从海洋摇篮登上陆地显然得力于潮汐的催发和运送。而远古月亮比今天离我们近得多。伴随着地球自转减慢，月球也遵循角动量守恒的规则，以每年3厘米的速度渐行渐远。反过来，地球在月球上引起的固体潮同样带来月球的“自转失速”。直到月亮永远将一面朝着地球才告稳定。说到引
12、潮力也会使地球永远以一面朝向月亮，那还需要至少几十亿年时间。 3潮汐的的类型潮汐现象非常复杂。仅以海水涨落的高低来说，各地就很不一样。有的地方潮水几乎察觉不出，有的地方却高达几米。在我国台湾省基隆，涨潮时和落潮时的海面只差0.5米，而杭州湾的潮差竟达8.93米。在一个潮汐周期（约24小时50分钟，天文学上称一个太阴日，即月球连续两次经过上中天所需的时间）里，各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不相同。潮汐现象尽管很复杂，但大致说来不外三种基本类型。半日潮型：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同，涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等（6小时1
13、2.5分）。我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型，如大沽、青岛、厦门等。全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。混合潮型：一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮，但两次高潮和低潮的潮差相差较大，涨潮过程和落潮过程的时间也不等；而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。我国南海多数地点属混合潮型。如榆林港，十五天出现全日潮，其余日子为不规则的半日潮，潮差较大。不论那种潮汐类型，在农历每月初一、十五以后两三天内，各要发生一次潮差最大的大潮，那时潮水涨得最高，落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内，各有一次潮差最小的小潮，届时
14、潮水涨得不太高，落得也不太低。4潮流引潮力不仅使海水产生上述的潮汐涨落运动，而且还使海水发生水平运动，这就是潮流，所以潮汐涨落和潮流流动是分不开的。地形对潮流的影响十分显著，在大洋和近海里，潮流象在兜圈子似的，时刻在变化着方向和速度，形成“回转流”。回转流在每一太阴日回转一次（全日潮型）或两次（半日潮型）。在狭窄的海峡、湾口或河口地方，潮流流动的方向主要在两个相反方向上变化着，叫做“往复流”。其最大流速和最小流速相差很大，当出现最小流速（每小时小于0.2公里）后，潮流就要从原来的流动方向反转过来，向另一个方向流动了。往复流在每一太阴日改变方向两次（全日潮型）或四次（半日潮型）。潮流又能沿着入海
15、河流的河道溯流向上。如在我国长江，海潮可以上溯到江阴一带，影响着河水的水位和流速。在一些喇叭形河口地区，还会出现一种奇特的现象。这种潮来临时，潮端陡立，来势凶猛，犹如一道直立的水墙高速地推过来一样，叫做“涌潮”。如中外闻名的钱塘江大潮，发生在喇叭形的杭州湾，涌潮起处，水位暴涨，流速湍急，潮头高达23米，水速竟达每秒7米，势如千军万马奔腾而来，异常壮观。5潮汐对农业、渔业的影响“水利是农业的命脉”。解放以来沿海地区建造了许多灌溉闸口和护岸工程，这些工程的进行都需考虑潮汐的影响。在河流下游地区，涨潮时河水和海潮发生顶托现象，造成河流水位提高，这时灌溉农田非常方便。我国长江口和珠江下游等地都利用这一有利条件为农业服务。准确掌握海水规律对渔业有很大关系。因为海洋上大潮流水急，鱼群容易分散排向外海，或栖居于中上层；小潮流水缓慢，鱼群易集中推向内海，并下沉海底，是底拖网渔轮捕捞的好机会。因此掌握潮情对确定鱼区地点、张网高度、航行时间等都是非常秘要的。涨潮时，外海高盐度的海水被推向岸边，是提取海水晒盐的好机会。那时打开盐田闸门，海水自然流进盐田，既保证海水质量又可节省人力物力。盐业工人同志们还创造了不少好经验，如：“雨后纳潮尾，长晴纳潮头”，“秋天纳夜潮，夏天纳日潮”等。6潮汐发电海水一涨一落，潮位相差悬殊，蕴藏着巨大的能量，可以利用于发电。据估计，世界海洋的潮汐能约有十亿
