涨潮和落潮的主要原因

地球上的海洋每天都会出现有规律的潮汐现象，在涨潮的时候，海水会绵延不绝地从大海深处涌来。

而在退潮的时候，大量的海水又消失得无影无踪。我们在感叹大自然的神奇的同时，也会产生一些疑惑，比如说海洋为什么会涨潮和退潮?涨潮的水哪来的，退潮的水又到哪去了?

我们都知道，当一个物体的运动状态发生了改变的时候，一定是受到了力的作用，而海水的涨潮和退潮其本质也是自身的运动状态发生了改变，因此在这个过程中海水必定也是受到了力的作用，那么是什么力呢?答案就是万有引力。

牛顿告诉我们，引力在整个宇宙中无处不在，凡是具有质量的物体都可以产生引力，引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。

在太阳系中，太阳的质量非常巨大，占据了整个太阳系质量的99.86%，其对地球的引力不可小觑，但因为月球与地球的距离非常近，所以月球引力对地球的影响远远超过了太阳。

因此我们可以简单地认为，地球海洋的潮汐现象主要是由月球引起的，月球的引力会将地球面对着月球的一面的海水稍稍地“吸”离地球表面，于是就在这里形成了涨潮，涨潮的水哪来的呢?

其实地球的海洋是彼此相通的水域，在这种情况下，地球上其他海洋区域里的海水就会涌过来，与此同时，那些失去了部分海水的区域就形成了退潮，而退潮的水其实是去了涨潮的海洋区域。

在地球的自转以及月球的公转运动的过程中，月球与地球的相对位置会出现周期性的改变，所以地球上的海洋就会出现有规律的潮汐现象。

然而按照上述的说法，应该是地球每自转一圈(也就是一天)海洋就会出现一次潮汐现象，但实际情况却是，在每一天里，这样的现象会出现两次，具体而言就是，当地球面对着月球的一面的海洋在涨潮时，地球另一面的海洋也会涨潮。

这就有点让人迷惑了，既然潮汐是月球引起的，那为什么地球背对着月球的一面也会涨潮？

在我们的印象中，月球和地球之间的运动关系就是地球稳稳地居中，只是月球绕着地球运动，其实这是不正确的。事实上，月球和地球都在围绕着一个共同的质心运动，为了说明这个问题，我们不妨来看一下太阳系中的一个典型的例子。

上图为冥王星和它的卫星“卡戎”的运行状态，可以看到冥王星和“卡戎”都在围绕着它们的共同质心运动，而由于冥王星的质量太小，以至于它和卫星的共同质心落在其自身的半径之外。

其实地球和月球的运动状态也与之相同，只不过地球的质量比较大，所以地球和月球的共同质心位于地球的自身半径之内。

尽管如此，地球还是会围绕着这个质心运动，在这个过程中就会产生“离心力”(注：“离心力”是为了方便讨论非惯性系的相关问题而引用的一种虚拟力，其本质是物体惯性的体现)。

由于“离心力”可以让物体远离旋转中心，在这种力的作用下，地球上的海水就会有向外逃逸的趋势。

在地球背对着月球的一面，与“离心力”抗衡的除了地球自身的引力之外，还有月球的引力，但由于地球的直径高达12756公里，这使得地球背对着月球的一面的海水所受到的月球引力明显减小。

因此在这个位置，月球引力在与“离心力”较量中处于下风，这里的海面就会在“离心力”的作用下出现一定程度的升高，从而引起涨潮。

现在问题又来了，既然“离心力”可以让地球上的海水向外逃逸，那么在地球面对着月球的一面，月球引力和“离心力”的方向就会是一致的，这两种力叠加起来，这里的潮汐现象岂不是要变得更加剧烈了?

“离心力”的计算公式为 F = mω^2r，其中m代表物体的质量，ω代表物体身转动角速度，r代表物体与旋转中心的距离，由此可知，对于地球上的海水而言，其与地球和月球的共同质心的距离越近，所受到的“离心力”就越小，反之亦然。

地球和月球的共同质心距离地心4700公里，大概位于地球半径的3/4的位置，我们可以看到，因为地球面对着月球的一面的海水更加接近这个共同质心，所以在这里其受到的“离心力”也会相应地减小很多，因此不会出现更加剧烈的潮汐现象。

总而言之，涨潮的水并不是凭空而来，而退潮的水也不是神秘消失，这其实是地球上的海水在引力和“离心力”作用下的周期性运动，基本上就是一个“左手换右手，然后再右手换左手”的过程。