Tidvattenkrafter
From Wikipedia, the free encyclopedia
Tidvattenkrafter uppstår då ett föremål eller himlakropp befinner sig i ett inhomogent gravitationsfält så att föremålets/kroppens olika delar utsätts för olika stor eller olika riktad gravitationskraft. Eftersom föremålet/kroppen som helhet accelererar på ett sätt som motsvarar den totala gravitationskraften, resulterar de något olika gravitationskrafterna på dess olika delar i differentialkrafter som tenderar att deformera den.
- Tidvattenkraft leder hit. För elenergi ur ebb och flod, se Tidvattenkraftverk.
För en himlakropp som befinner sig i närheten av en annan, är den andras gravitationskraft starkare på den förstas närmaste del, och svagare på den avlägsnaste delen, eftersom gravitationskraften avtar med avståndet. En elastisk kropp får då en utbuktning vid den närmaste delen på grund av att gravitationskraften är större där än på kroppen som helhet, och även en utbuktning vid den avlägsnaste delen eftersom denna släpar efter. Mellan utbuktningarna trycks kroppen ihop något eftersom gravitationskrafterna längs kroppens midja inte är helt parallella utan riktade mot den andra himlakroppens centrum.
Namnet kommer förstås från fenomenet med tidvatten på jorden, där månens dragningskraft på havets vatten, som är olika stor på den sida som är närmast månen jämfört med den sida som befinner sig på andra sidan jorden orsakar nivåskillnader på havsytan. Fenomenet är dock mer generellt eftersom gravitationen enligt Newtons gravitationsformel avtar med kvadraten på avståndet, och därför utsätts i princip alla himlakroppar för varierande grad av tidvattenkrafter på grund av gravitation från andra himlakroppar. Därför orsakar även till exempel solen tidvattenkrafter på jorden, men på grund av det större avståndet är dessa svagare än de från månen. Tidvattenkrafter påverkar också samlingar av himlakroppar, såsom stjärnhopar och galaxer då de utsätts av gravitationen av andra liknande närliggande samlingar.
Exempel på tidvatteneffekter, förutom havsytans nivåförändringar, är när en komet slits sönder då den hamnar innanför Roche-gränsen, eller när två galaxer krockar med varandra och påverkar varandras form. Dubbelstjärnor som roterar nära varandra får också på grund av tidvattenkrafterna en utdragen ellipsoid form.
Tidvattenkrafter kring svarta hål och neutronstjärnor beräknas vara extrema och kunna finfördela all materia som kommer i dess närhet.
Enligt den allmänna relativitetsteorin är gravitationen ingen kraft utan en krökning i den fyrdimensionella rumtiden kring en kropp med massa. I en förenklad version kan man föreställa den som en rund grop där väggen lutar allt mer mot mitten och där kroppen, som åstadkommer gropen, ligger längst ner i dess centrum. En annan kropp som rör sig i gropen följer en geodet passande för sin hastighet, en rak bana i det krökta universumet, och påverkas inte av några krafter. Vi, som tänker oss den lokala delen av universum kring den förstnämnda kroppen som en grop, ser den andra kroppen cirkla runt gropkanten i all evighet eller störta rakt ner efter kanten med allt högre hastighet. Eftersom kroppen inte påverkas av några krafter känner den sig tyngdlös (om den har förmåga att känna). Men detta gäller bara i kroppens tyngdpunkt. Den del som befinner sig närmare gropens centrum, där lutningen är större, skulle behöva ha större hastighet och följa en ”lägre” geodet. Men eftersom den delen sitter fast i den övriga kroppen blir den tvungen att följa en bana som kröker sig från gropen mot tyngdpunktens geodet. Detta gör att den delen känner av en centrifugalkraft, ett utslag av tröghetslagen som verkar på föremål i kroklinjig rörelse och söker göra dess rörelse rätlinjig, eller bibehålla en hastighet oförändrad, i det här fallet en utåtriktad kraft från kroppen i övrigt. Detta är en tidvattenkraft i den allmänna relativitetsteorin. Samma gäller på kroppens andra sida, den sida som befinner sig i gropens övre sida. Här lutar gropen mindre och den delen skulle behöva ha en lägre hastighet för att följa sin geodet. Den tycker sig vara tvungen att följa en bana som kröker sig ner mot gropen och tyngdpunktens geodet. Även den här delen känner därför av en utåtriktad kraft från kroppen i övrigt, som åstadkommer ett tidvatten.