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模拟了随机大陆构造对潮汐能的影响

更新时间:2020-09-13 18:03点击:

  根据一项新的研究,大陆的形状和大小控制着潮汐在类地行星上的大小,该研究模拟了随机大陆构造对潮汐能的影响。结果对地球的早期历史以及寻找太阳系以外的宜居行星都具有影响。

模拟了随机大陆构造对潮汐能的影响

  英国威尔士班戈大学海洋学家马蒂亚斯·格林(Mattias Green)说:“地球目前的潮汐是我们在7.5亿年以来发现的最大潮汐。我当然认为现在的潮汐可能是地球历史上最大的潮汐。”这项新研究的作者在AGU的《地球物理研究快报》上。

  格林说:“大西洋是潮汐中调音几乎完美的风琴。它引起了共鸣,”放大了潮汐能并使潮汐变高。格林说,尽管太平洋比大西洋大,但其潮汐却较小,因为格林说,“太平洋的调谐不佳”。

  潮汐通过搅动海洋,移动养分并散发热量来影响地球上的生命。从长远来看,潮汐会减慢行星自转的速度。最终,行星被潮汐锁定在恒星上,而同一张脸总是在阳光下。

  这项新研究通过模拟123种不同的地形来研究类地行星的潮汐上限和下限,从水世界到当今地球,再到只有微小海洋覆盖其表面10%(约北冰洋大小)的行星。

  格林说,潮汐传递的能量范围比研究人员预期的要大,仅由于大陆的复杂性就扩大了三个数量级。这项新的研究表明,当今地球上的潮汐比同等大小的海洋世界上的潮汐高1000倍。

  格林说:“如果你只是一个大海洋,很难有一个大的浪潮。增加一个新西兰大小的大陆并没有多大区别,但是增加几个新西兰,你的潮汐就会增加100倍。”

  地球上的潮汐主要是由月球的引力产生的。如果海床完全没有摩擦,并且没有大洲可以阻挡,那么地球将在隆起的水之下平稳旋转,而隆起的水始终与月球对齐。

  格林说:“关键是海洋与陆地之间存在摩擦。如果我们没有摩擦力,潮汐凸起将直接指向月球。”“当卫星直接悬在头顶时,我们没有高潮,而这种滞后就是减慢地球自转并将卫星推开的原因。”

  当月亮直接在头顶上方时,潮汐不会达到顶峰,因为水的粘度和与固体地面的摩擦会阻止水的相对运动。摩擦导致潮汐能释放。隆起的水流滞后于月球,而这种滞后对地球的自转产生了拖累,自转在整个40亿年的历史中一直在放缓。在接近7000万年前的恐龙时代末期,地球的一天只有23.5小时。

  日长对研究系外行星的科学家很重要,因为它对气候和可居住性具有重大影响。像金星一样旋转非常缓慢的行星,其朝阳和面向太空的半球之间存在深深的温度差异。对于行星生命的可能性,这可能是好消息,也可能是坏消息,这取决于它与太阳之间的距离。

  但是,远距离行星的自转很难直接观察到。天文学家已经提出了基于大小,年龄和水含量的估计值。格林说,新研究在考虑潮汐能减慢旋转速度时为此类模型设定了有用的界限。


模拟了随机大陆构造对潮汐能的影响