Potvyninės jėgos

1 pav.: Kometa Shoemaker-Levy 9 1994 m. po suskilimo dėl Jupiterio potvyninių jėgų.

Potvyninė jėga – antrinis gravitacinės jėgos efektas. Ji kyla dėl netolygaus gravitacinės jėgos pasiskirstymo per kūną (artimoji pusė kitam kūnui veikiama stipresnės jėgos nei tolimoji pusė).

Dangaus mechanikoje sąvoka 'potvynio jėga' nurodo situaciją, kai vieną kūną ar jo dalis (pvz., Mėnulį ar vandenyną) veikia kito kūno gravitacinė jėga (pvz., Žemės). Taip pat vyksta trikdymas, kai tą kūną veikia ir trečio kūno gravitacija (pvz., Mėnulio, kalbant apie vandenyno potvynius ar Saulės, kalbant apie Mėnulį). Trikdančioji jėga tokiais atvejais vadinama potvynine jėga.^[1]

Paaiškinimas

2 pav.: Mėnulio gravitacijos diferencialinė vektorinė erdvė Žemės paviršiuje (kartu su analogiška, tačiau silpnesne Saulės diferencialine jėga) yra žinoma kaip potvynių jėga. Tai yra pagrindinis potvynių ir atoslūgių egzistavimo mechanizmas, paaiškinantis ekvipotencinius pūpsnius ir atsakingas už du potvynius per dieną. Šiame pavyzdyje Mėnulis yra arba kairėje arba dešinėje Žemės (centre) pusėje. Išorinė vektorių kryptis kairėje ir dešinėje rodo, kad Mėnuliui esant zenite (arba nadyre), jo trikdančioji jėga sumažina Žemės trauką; bei vidinė vektorių kryptis viršuje ir apačioje rodo, kas Mėnulis yra 90 laipsnių kampu nuo zenito, jo trikdantis efektas sustiprina Žemės trauką.

Kai pirmą kūną (K1) veikia antro kūno (K2), K2 gravitacinis laukas gali labai smarkiai skirtis ant K1 tarp pusės, nukreiptos į K2 ir priešingos jai. 2 paveikslėlis rodo diferencialinę kūno (K2) gravitacijos jėgą, veikiančią kūną (K1). Šios vadinamosios potvyninės bangos sukelia abiejų kūnų įtempimus ir gali juos deformuoti ar netgi, ekstremaliais atvejais, išdraskyti juos.^[2] Rošė riba yra atstumas nuo planetos, kuriame potvyninės jėgos sunaikintų kūną, mat gravitacinės planetos jėgos viršija kūno dalelių tarpusavio trauką.^[3] Tokie įtempimai nenutinka esant pastoviam gravitaciniam laukui, kadangi tokiu atveju abu kūnai tiesiog įgyja vienodą vienakryptį pagreitį.

Potvyninių jėgų poveikis

3 pav.: Saturno žiedai yra tarp jo mėnulių orbitų. Potvyninės jėgos neleidžia žiedų medžiagai jungtis dėl gravitacinės jėgos taip suformuojant naujus mėnulius.^[4]

Elastingos sferos atveju, potvyninės bangos iškraipo kūno formą nepakeičiant tūrio. Sfera tampa elipsoidu, kurio ilgieji pusašiai nukreipti į kitą kūną (ir atitinkamai nuo jo). Elipsiniai iškraipymai yra maždaug būtent tai, kas nutinka Žemės vandenynams, jiems patenkant Mėnulio gravitacijos įtakon. Mėnulis ir Žemė sukasi apie bendrą masės centrą, vadinamą baricentru ir jų gravitacinė trauka sudaro reikiamą įcentrinę jėgą, reikalingą išlaikyti šį judėjimą. Stebėtojui, esančiam ant Žemės, visai šalia to baricentro, vaizdas yra lyg Žemei būnant Kūnu 1, veikiamam Mėnulio, kaip Kūno 2, gravitacijos. Visos Žemės dalelės yra paveikiamos Mėnulio gravitacinės jėgos, taip priverčiant persiskirstyti vandenynams, sudarant pūpsnius šalia Mėnulio ir tolimajame krašte.^[5]

Kūnui, veikiamam potvyninių jėgų, sukimosi kinetinė energija dėl vidinės trinties disipuoja į šiluminę energiją. Potvyninis šildymas sukuria dramatiškas vulkaninės kilmės pasekmes Jupiterio mėnulyje Ijo. Potvyninių jėgų itampa taip pat sukelia kasmėnesinius Mėnulio drebėjimus.

Potvyninės jėgos sukuria vandenynų sroves, kurios perneša šiluminę energiją link ašigalių, taip įtakodamos pasaulinę temperatūrą. Mokslininkai spėja, kad potvyninių jėgų sukuriamų potvynių harmoninių svyravimų variacijos gali daryti įtaką klimato pokyčiams.^[6]

Potvyninės jėgos yra labai pastebimos prie mažų didelės masės kūnų, kaip kad neutroninės žvaigždės ar juodosios skylės, kur jos yra atsakingos už „spagetifikaciją“.

Šaltiniai

1. „On tCourse: TC Be Right With Europe – Young People For Human Rights he tidal force“, I N Avsiuk, in „Soviet Astronomy Letters“, vol.3 (1977), pp.96-99
2. R Penrose (1999). The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of Physics. Oxford University Press. p. 264. ISBN 0192861980.
3. Thérèse Encrenaz, J -P Bibring, M Blanc (2003). The Solar System. Springer. p. 16. ISBN 3540002413.
4. R. S. MacKay, J. D. Meiss (1987). Hamiltonian Dynamical Systems: A Reprint Selection. CRC Press. p. 36. ISBN 0852742053.
5. Rollin A Harris (1920). The Encyclopedia Americana: A Library of Universal Knowledge (Vol. 26 leid.). Encyclopedia Americana Corp. p. 611–617.
6. „Millennial Climate Variability: Is There a Tidal Connection?“ (PDF).^{[neveikianti nuoroda]}