Gezeitenkraft der Sonne?

Soweit ich weiß, befinden sich Satelliten und der die Erde umkreisende Mond im freien Fall. Gilt das nicht auch für die Erde, die die Sonne umkreist?

Meine Frage ist dann: Wie kann die Schwerkraft der Sonne die Gezeiten beeinflussen ? Befinden sich die Moleküle in den Ozeanen relativ zur Sonne nicht im freien Fall?

Wie viel wissen Sie über Gezeitenkräfte? Dies sind wichtige Informationen für potenzielle Antwortende.
@Wouter Nun, ich bin Biologe, also nicht viel ...
Stellen Sie sich Erde und Sonne (wir beschäftigen uns immer mit dem Mond, um über Gezeiten zu sprechen, für Sie ist das in Ordnung) im leeren Raum vor. Sie werden genau wie angenäherte Billardkugeln sein. Denken Sie daran, dass die Erde nicht vollständig hart ist. Es hat Wasser auf seiner Oberfläche, wenn sich die Erde weiter dreht, hebt und senkt sich das Wasser auf der Oberfläche aufgrund der Schwerkraft aufgrund seiner Drehbewegung oder anderer Folgen, wie von Wouter erklärt.

Antworten (1)

Gezeitenkräfte sind Restkräfte , sie sind die Folge von Gravitationskräften, die auf einen Teil eines ausgedehnten Körpers stärker einwirken als auf einen anderen.

Denken Sie daran, dass die Schwerkraft proportional zu ist 1 / R 2 . Eine Seite der Erde (die "nahe" Seite aus der Sicht der Sonne) spürt also eine Gravitationskraft

F G N e A R ∝ 1 / ( D S − e − R e ) 2

Wo D S − e ist der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Sonne und dem Mittelpunkt der Erde und R e ist der Radius der Erde.

Im Gegensatz dazu spürt die "abgewandte" Seite der Erde eine Kraft

F G F A R ∝ 1 / ( D S − e + R e ) 2 < F G N e A R

Die erdferne Seite wird also weniger stark zur Sonne hin beschleunigt als die nahe Seite. Diese Restkraft (die Differenz zwischen der Kraft auf der nahen und der fernen Seite) nennen wir Gezeitenkraft.

Beachten Sie, dass diese Diskussion unvollständig ist, da die Gravitationskraft nicht nur von der Entfernung beeinflusst wird, sondern auch proportional zur Masse (oder Massendichte). Da Wasser und (im Grunde) Felsen nicht die gleiche Massendichte haben, wird der Effekt für die Ozeane und den „festen“ Brocken „Gestein“, den sie „umhüllen“, anders sein. (dort viele Zitate) Dies ist jedoch für unsere Diskussion hier nicht entscheidend, da die Gezeitenkräfte nicht stark genug sind, um die Form der starren Erde signifikant zu verzerren. Aber es lohnt sich, daran zu denken.

Beachten Sie außerdem, dass die Gezeiten auf der Erde hauptsächlich auf die Gravitationswirkung des Mondes auf der Erde zurückzuführen sind, nicht auf die Sonne. Die Sonne mag viel schwerer sein als der Mond, aber der Mond ist viel näher. Und Gravitationskräfte skalieren nur linear mit der Masse, während sie quadratisch mit umgekehrter Entfernung skalieren. Infolgedessen sind die Gezeiten der Sonne etwa halb so groß wie die Gezeiten des Mondes. (Siehe auch diese illustrative App und diesen Link für weitere Informationen)

Richard Feynman hat die Gezeiten in seinen Vorlesungen über Physik tatsächlich kurz angesprochen, und es macht Spaß und ist interessant, sie anzusehen, also hier ein Link . Seine Diskussion über die Gezeiten beginnt gegen 25:00 Uhr.

Explizite Berechnung und Vergleich zwischen Sonnengezeiten und Mondgezeiten

Lassen Sie uns schnell einige grobe Zahlen knacken, sollen wir? Natürlich brauchen wir Werte für einige Mengen. (Ich werde SI-Einheiten verwenden, da Sie wahrscheinlich mit diesen am vertrautesten sind)

M S ≈ 2 × 10 30 kg M M ≈ 7.3 × 10 22 kg D S E ≈ 1.5 × 10 11 M D M E ≈ 3.8 × 10 8 M R E ≈ 6.4 × 10 6 M G ≈ 6.7 × 10 − 11 M 3 kg − 1 S − 2

Mit diesen Zahlen können wir die Erdbeschleunigung berechnen A = F G / M erlebt von der nahen und der anderen Seite der Erde. (Wir berechnen die Kraft nicht, weil die betroffene Masse M wird im Allgemeinen unterschiedlich sein) Die Differenz zwischen der Erdbeschleunigung für die nahe und die ferne Seite ist ein Maß für die Stärke der Gezeiten. Für die Sonne finden wir

A S = G M S ( 1 ( D S E − R E ) 2 − 1 ( D S E + R E ) 2 ) ≈ 1 × 10 − 6 M S − 2

und für den Mond

A M = G M M ( 1 ( D M E − R E ) 2 − 1 ( D M E + R E ) 2 ) ≈ 2.3 × 10 − 6 M S − 2 .

Wir sehen also aus dieser groben Schätzung, dass die solaren Gezeiten tatsächlich etwa halb so groß sind wie die lunaren Gezeiten.

Ich hatte gedacht, der Durchmesser der Erde sei im Vergleich zur Entfernung der Sonne vernachlässigbar, also könnten wir sie als punktförmig behandeln ... Danke für die Antwort!
Nun, Sie haben Recht, die Wirkung der Sonne ist viel geringer als die des Mondes, weil sie so viel weiter entfernt ist. Aber weil es auch so viel schwerer ist, ist der Einfluss der Sonne auf die Gezeiten nicht zu vernachlässigen. Ich habe zwei weitere Links in meinen vorletzten Absatz eingefügt, die Ihnen helfen und vielleicht sogar zu weiterer Lektüre anregen sollten.
@Dave: Der Durchmesser der Erde ist tatsächlich vernachlässigbar. Zum Zweck der Berechnung können Sie die von der Sonne auf die Erde ausgeübte Gravitationskraft als punktförmig behandeln. Der Punkt ist, dass sich die Erde im freien Fall befindet, sodass die Beschleunigung genau diesen Teil der Kraft ausmacht. Der Rest, wie klein er auch sein mag, wird eine gewisse Wirkung haben: Wenn F R = F + ε − F , Die Quantität ε ist wichtig, auch wenn ε ⋘ F .
Ich habe eine schnelle Schätzung hinzugefügt, um zu zeigen, woher die Aussage "Die Sonnenfluten sind etwa halb so groß wie die Mondfluten" kommt. Sie sehen, dass, obwohl die Entfernung zur Sonne so groß ist, ihre große Masse immer noch für einen signifikanten Gezeiteneffekt sorgt.
Gezeitenkraft der Sonne?
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