潮汐锁定:天体术语-中文百科频道

简介

通常，在给定的任何时间里，只有卫星会被所环绕的更大天体潮汐锁定，但是如果两个天体的物理性质和质量的差异都不大时，各自都会被对方潮汐锁定，这种情况就像冥王星与卡戎。这种效应被使用在一些人造卫星的稳定上。

潮汐锁定，原来是天体物理学的一个名词，我们可以把它用来形容知识积累面临突破的情景。两千多年前，人类社会出现了第一次思想爆发，欧洲古希腊时期出现了一批伟大的思想家哲学家，他们的智慧如星光熠熠，照耀着文明社会的历程。与此类似，中国春秋战国时期，也同样产生了一大批伟大的哲人智者，百家争鸣的情景蔚为壮观，一直影响着中国社会发展至今。之后一千多年，人类知识发展出现了“潮汐锁定”现象，知识积累停滞，然后开始进入突破阶段。

机制原理

在自转率的改变上，大的天体A将天体B潮汐锁定，需要A的引力在B的隆起的诱导下造成扭矩。

潮汐隆起

A的引力对B造成潮汐力使得B的引力平衡受到扭曲，形状在朝向A的轴线方向上变得细长；相反的，在垂直A轴向的维度上略有减少。这种扭曲现象被称为潮汐隆起。当B位被潮汐锁定时，这个隆起会在表面旅行，两个高潮之一会在靠近A在正上方的一个点。对大型的天体而言，由于本身的重力，形状位接近球体，潮汐的扭曲会造成轻微的扁球体，也就是说一个沿着主轴方向轴对称的椭球体。较小的天体也会经历这种扭曲，但这些扭曲是不规则的。

隆起拖曳

物体B对潮汐力引起的周期性的重塑会施全力(Exertion)的抵抗。事实上，有时候B需要一些时间来重塑重力的平衡，但在这段时间，A-B的轴向因为B的旋转已经改变，所以形成的隆起会与A-B轴向有一段距离。从太空中的了望点来看，隆起最高点的方向与指向A的方向已经有了偏差。如果B的自转周期短于它的轨道周期，这个隆起将超前于A-B轴的指向；反过来如果B的自转周期较长，取而代之的是隆起将落后。

结果的扭矩

由于隆起偏离了A-B轴指向的方向，A的引力将拉住这些质量而对比施加了扭矩。在面对A的隆起扭矩的作用在使B的自转符合轨道周期，但在"背面"的隆起是远离A的，因此起了相反的作用(维持自转的周期)。不过，朝向A这一侧的隆起比背面的隆起更靠近A大约相当于B的直径，所以会经历较强的引力和扭矩。来自这两个隆起扭矩的净效应，是永远朝向B的自转周期与轨道周期同步，也就是结果终将是潮汐锁定。

轨道变化

A-B系统的总角动量在这个过中是守恒的，所以当B减慢速度和失去角动量时，轨道的角动量会提升相似的量(其中也有一些对A的自转造成较小的影响)。这样的结果是导致B在减缓自转速度时，相对于A的轨道会提升。而另一种情况，当B的自转速度太慢时，潮汐锁定的作用会使它的自转加速，同时使B的轨道降低。

大天体的锁定

潮汐锁定的效应也会发生在大天体A上，只是因为B的体积较小，引力作用也较微弱，所以需要更长的时间才能将A潮汐锁定。例如，地球的自转就因为月球而逐渐减缓，从一些化石在地质时间上的推宜可以察觉其总量。对于大小相似的天体，这种效应在同等级规模的天体上，或许会两者同时被潮汐锁定。矮行星冥王星和它的卫星凯伦就是最好的例子—只有从冥王星的一个半球可以看见凯伦，反之亦然。