כוחות גאות ושפל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
כוכב השביט שומייקר לוי 9 מתפרק בהשפעת כוחות הגאות והשפל של כוכב הלכת צדק. שימו לב כי החלקים בצידה השמאלי של התמונה, הקרובים לצדק, נעים במהירות גבוהה יותר מאשר החלקים בצד ימין של התמונה, הרחוקים ממנו.
כוחות הגאות והשפל של כוכב הלכת שבתאי מונעים מהחלקיקים המרכיבים את טבעותיו להתמזג לירחים בהשפעת כוח המשיכה שלהם.

כוחות גאות ושפל הינם תופעה שיורית של כוח המשיכה, והוא המקור לתופעת הגאות והשפל, כמו גם למספר תופעות נוספות, הנסקרות בהמשך. מקורם של כוחות הגאות ושפל הוא באי אחידותו של שדה הכבידה לאורך קוטרו (המקביל לציר הכוח) של הגוף עליו הוא פועל. עוצמתו של שדה הכבידה של גוף מסוים, עלולה להיות חזקה בצורה משמעותית בצד הקרוב של גוף אחר עליו הוא פועל, ובצד הרחוק שלו. לכן, נוצרת מתיחות בקצוות של הגוף השני, דבר שעלול להוביל, במקרים יותר קיצוניים, להתפרקותו של הגוף השני. חשוב להדגיש כי כוחות גאות ושפל לא היו מתקיימים בשדה כבידה אחיד, מאחר שבשדה כבידה אחיד כל פיסת חומר נמשכת אל מקור השדה בכח שווה.

דוגמאות לפעולתם של כוחות גאות ושפל[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • כוחות גאות ושפל הפועלים על גוף כדורי, יגרמו לפחיסתו של הגוף תוך שהם שומרים על נפחו המקורי. הכדור יהפוך, לפיכך, לאליפסואיד, תופעה המתרחשת בעת גאות ושפל. כח המשיכה הלא אחיד שמפעיל הירח על כדור הארץ גורם לכך שהחלק הקרוב לירח יימשך אליו בצורה יותר חזקה מאשר החלק הרחוק ממנו. מאחר שמסתו של כדור הארץ היא גדולה בשני סדרי גודל ממסת הירח, היא כמעט אינה מושפעת מכבידת הירח, והשפעת הכוחות באה לידי ביטוי בעיקר באוקיינוסים.
  • כחות הגאות והשפל שיוצר כוכב הלכב שבתאי מונעים מהטבעות שלו להתלכד ליצירת ירחים, בהשפעת כוח המשיכה ביניהם.
  • טרם נפילתו אל כוכב הלכת צדק, כוכב השביט שומייקר לוי 9 התפרק בהשפעת כוחות הגאות והשפל של צדק.

ניתוח מתמטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

ניתן להיעזר בחשבון אינפיניטסימלי על מנת לחשב את כוחות הגאות והשפל, קרי את ההפרש בין כוחות המשיכה בצד הקרוב והרחוק מהגוף המפעיל את השדה.
כוח הכבידה שמפעיל גוף מסוים במרחק R ממנו נתון בנוסחה: \ F = \frac{GMm} {R^2}.

הפרשי השדות (בהנחה ש-h הוא אורכו של הגוף ביחס לציר השדה, וכמו כן h<<R) אם כך בנוסחה: F(R)-F(R+h)=\frac{GMm}{R^2}-\frac{GMm}{(R+h)^2} = -hF'(R)=\frac{2hGMm}{R^3}

כאשר G הוא קבוע הכבידה העולמי, M היא מסת הגוף המפעיל את הכוח, m היא מסת הגוף עליו פועל הכוח, ו-R הוא המרחק בין מרכז הגוף הראשון לצידו הקרוב של הגוף השני.

כוחות גאות ושפל בסביבת גוף על-מסיבי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מהתבוננות בנוסחה ניתן לראות, כי כוחות הגאות והשפל עומדים ביחס ישר למסת הגוף המפעיל את הכוח. מכאן ניתן להסיק, כי כוחות אלה גדולים במיוחד בסביבת גופים על-מסיבים, ככוכבי ניטרונים וחורים שחורים. בגופים אלה כוחות הגאות והשפל כה חזקים, עד כי בשלב מסוים הם קורעים את הגוף עליו הם פועלים לגזרים, בתהליך המוכר כספגטיפיקציה.