2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение28.01.2022, 22:37 


03/06/12
2864
Здравствуйте! Так сказать, в полглаза, пытаюсь почитывать книгу Кип Торн "Интерстеллар наука за кадром". Там есть такое место:
Изображение
Изображение
Вот никак не пойму, какие силы на правом рисунке изображают горизонтальные красные стрелки, направленные к центру Земли. А красная стрелка вниз. Это что, центробежная сила? Не поможете?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение28.01.2022, 22:55 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
Sinoid в сообщении #1547327 писал(а):
какие силы на правом рисунке изображают горизонтальные красные стрелки, направленные к центру Земли. А красная стрелка вниз. Это что, центробежная сила?

Вроде бы все написано выше - если из сил, показанных на левом рисунке вычесть среднюю силу, то останутся те стрелочки, которые показаны на правом рисунке.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение28.01.2022, 23:50 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
Sinoid в сообщении #1547327 писал(а):
Вот никак не пойму, какие силы на правом рисунке изображают горизонтальные красные стрелки, направленные к центру Земли. А красная стрелка вниз. Это что, центробежная сила? Не поможете?
Приливные силы (точнее, ускорения). Откуда они берутся, дополнительно уточнил выше Emergency.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение29.01.2022, 12:49 


17/10/16
4800
Sinoid
Приливные силы можно еще так наглядно понимать. Представим, что Луна движется вокруг Земли по окружности в виде шара, и вдруг гравитация между частицами Луны перестала действовать (Земля их по прежнему притягивает, но между собой частицы Луны больше не притягиваются и вообще никак не скреплены вместе).

Как будет двигаться каждая частица Луны после этого? По эллипсу, конечно. Причем у всех частиц эти эллипсы будут разными, поскольку в момент "отключения" гравитации все они находились на разных расстояниях от Земли и имели разные скорости. Только центр Луны будет продолжать двигаться по кругу. Скажем, вот так будут выглядеть начальные отклонения четырех частиц Луны от их начальных положений после "отключения" гравитации (когда они были скреплены в один лунный шар):
Изображение

Все частицы продолжают движение по эллипсам, определяемым только силой тяжести Земли (а до этого все они двигались по окружностям, которые не соответствовали этим эллипсам, т.е. на них кроме силы тяжести Земли действовали еще какие-то силы (это были силы напряжения в толще лунной породы). Видно, что частица Луны, ближайшая к Земле, сместилась еще ближе к Земле. Самая удаленная - удалилась еще сильнее. Боковые - приблизились к центру Луны. Вот именно так все эти частицы Луны и стремятся постоянно поступить, но Луна своей жесткостью и гравитацией удерживает их от этого и не рассыпается. Если бы она не была достаточно жесткой, то очень быстро превратилась бы в кольцо Сатурна вокруг Земли (это легко видеть в этой модели).

Здесь не совсем точно нарисовано. Луна имеет еще и собственное вращение, сонаправленное с орбитальным так, что она повернута к Земле всегда одной стороной (на этой картинке она не имеет собственного вращения, так-что частицы такой Луны даже до отключения гравитации уже не двигались по окружностям, но все равно эти траектогии не были "правильными" эллипсами). Учет этого собственного вращения делает эту катинку еще более четкой (все частицы смещаются практически по- и перпендикулярно к прямой "Земля-Луна" и Луна в начальный момент растягивается почти вдоль этой прямой в обе стороны). Но в общем и так все довольно хорошо видно. На планетах без собственного вращения тоже есть приливные силы.

В общем, тело конечного размера, двигающееся по орбите, всегда испытывает напряжение, т.к. оно должно "скреплять" все свои части, которые сами по себе стремятся двигаться по разным эллипсам и перемешаться в кашу вроде кольца Сатурна. Но под действием скрепляющих и отклоняющих сил они образуют единое тело и движутся по единой орбите. Стоит отключить эти силы - и тело рассыпается в пыль. Эти скрепляющие и отклоняющие силы и есть приливные силы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение29.01.2022, 16:50 


17/03/20
267
Уважаемый,sergey zhukov.
Изображение Насколько я понимаю, изображённая трактовка в фильме "Обвилион" не имела бы места быть в действительности? Т.е., при разрушении Луны( взрывном, как по фильму), Луна не сформирует компактный конгломерат, а сформирует: частично кольцо, частично обломки на эллиптических орбитах, часть улетит, часть упадёт, и возможно крупные осколки перейдут на стационарные круговые орбиты с сегрегацией по массе?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение29.01.2022, 16:57 


03/06/12
2864
sergey zhukov в сообщении #1547358 писал(а):
(это были силы напряжения в толще лунной породы)

Вот и у меня такая мысль нет-нет, да и заявит о себе: стрелка вниз ведь может изображать силу напряжения в толще лунной породы, появление которой вызвано взаимным притяжением друг друга левой и правой половинами Луны?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение29.01.2022, 18:49 


17/10/16
4800
stalvoron
Тут так сразу не скажешь. Если бы Луна состояла из частиц, скрепленных только силами жесткости (например, стеклянная), причем частицы не притягивались друг к другу (самогравитации Луны не было бы), тогда при ее разрушении (допустим, она треснула без взрыва, как перекаленое стекло) она бы рассеялась по широкому кольцу вроде кольца Сатурна. Что-то в результате последующих столкновений могло бы упасть, что-то - улететь из системы, остальное после хаотического периода придет к равновесию в кольце.

Но части реальной Луны, конечно, обладают притяжением друг к другу. Если это учитывать, то все становится заметно сложнее, а разрушить Луну - гораздо труднее. Думаю, тут могут быть самые разные варианты, особенно на переходных этапах. И кольца, и конгломераты и падения. И то, что в этом фильме показано, тоже, думаю, возможно. Как раз более вероятно, что постоянного кольца обломков Луны вокруг Земли быть не может: они так или иначе снова соберутся вместе. Такие кольца возможны только на таких орбитах, где существование крупных тел как раз невозможно (приливные напряжения превышают силы самогравитации и предел прочности материала). Это не случай лунной орбиты. Впрочем, я тут определенно не могу сказать.

Sinoid
Нет, приливные силы правильно понимать так. Любая частица движется вокруг Земли по "естественной" траектории - эллипсу. Если соединить между собой несколько таких частиц, то каждая из них желает двигаться по своему эллипсу, причем у всех частиц эллипсы разные. Но частицы скреплены вместе, поэтому постоянно отклоняются от своего "правильного" эллипса другими частицами (а те тоже отклоняются). В итоге все частицы постоянно давят друг на друга и тянут друг друга, желая двигаться по "своему" эллипсу. Это и есть приливные силы. Тут гравитационное притяжение частиц друг к другу даже не обязательно. Скажем, если взять гипотетические массивные частицы, но без гравитационного притяжения друг к другу, то приливные силы все равно будут действовать.

Да, обычно самогравитация удерживает частицы вместе. Но это не объясняет, почему Луна на орбите принимает форму яйца. Силы самогравитации должны делать ее шарообразной. Значит, в толще лунной породы действуют еще какие-то силы кроме сил самогравитации. Это приливные силы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ньютоновские приливы и отливы
Сообщение29.01.2022, 18:57 


03/06/12
2864
Sinoid в сообщении #1547382 писал(а):
sergey zhukov в сообщении #1547358 писал(а):
(это были силы напряжения в толще лунной породы)

Вот и у меня такая мысль нет-нет, да и заявит о себе: стрелка вниз ведь может изображать силу напряжения в толще лунной породы, появление которой вызвано взаимным притяжением друг друга левой и правой половинами Луны?

Но если это так, почему эта сила не показана и слева?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group