Распространено мнение, что приливы и отливы в океанах Земли вызывает притяжение Луны. Нельзя сказать, что это совсем неправда, но - как в хорошей рекламе - не вся правда. Заноза состоит в том, что приливных горбов два, причём практически одинаковых, и один из них смотрит вовсе не на Луну, а в противоположную сторону. Положение усугубляется тем, что непосредственное гравитационное воздействие Луны на воду в земных океанах совершенно ничтожно. Своей непосредственной гравитацией Луна притягивает к себе один литр воды в земном океане с силою ... 3 миллиграмма! Что составляет 0.0003% от его веса, обусловленного притяжением Земли. С трудом верится, что такие силы могут вызвать многометровые приливные волны.
Википедия объясняет сей феномен через неравномерность гравитационного поля. Объяснение правильное, но совершенно не наглядное. Через третий закон Кеплера то же самое получается как-то доходчивее; причём, что важно - оба этих объяснения говорят об одном и том же, просто разными словами. Ведь Иоганн Кеплер жил задолго до Ньютона, и таких слов как "гравитация" не знал, а свои законы вывел сугубо эмпирически. Итак, что же гласит третий закон Кеплера?
А то, что квадраты периодов обращения планет соотносятся как кубы больших полуосей их орбит. Другими словами - если одна планета находится вдвое дальше от Солнца (или другого массивного тела, вокруг которого она обращается), чем другая, то период её обращения будет больше... но не вдвое, а в два в степени полтора раз. То есть, в нашем случае - 2.8 раз. Если втрое - то, соответственно, в 5.2 раза. Очевидно, что увеличение периода обращения будет обусловлено не только увеличением пройденного пути, но и меньшей скоростью его прохождения. Что, в свою очередь, обусловлено иной силой гравитации Солнца в данной области пространства.
Какое это имеет отношение к приливам?
Рассмотрим первую схему.
На ней я схематично (и не в масштабе) изобразил фрагмент Солнечной системы, содержащей Марс, Юпитер, и Цереру. В полном соответствии с третьим законом Кеплера, у наших небесных тел будет существенно отличаться скорость орбитального движения (цифры на схеме реальные). Ещё раз подчеркну - различие скоростей орбитального движения - не есть особенности Марса, Юпитера, или Цереры как небесных тел, а свойства, присущие данной области пространства (вернее - гравитационного поля Солнца). Любое материальное тело, помещённое на круговую орбиту на данном расстоянии от Солнца, будет иметь точно такую же орбитальную скорость.
Теперь проведём мысленный эксперимент. Представим себе - а в рамках мысленного эксперимента мы можем представить себе что угодно, например, что мы стоим на поверхности Солнца и наблюдаем за пролетающим космическим кораблём -, так вот, представим себе, что Церера большая-пребольшая, и окружена могучей-премогучей атмосферой. Тогда, обращённые к Солнцу части её атмосферы будут находиться на существенно другой орбите! Скорость орбитального движения на которой будет выше, чем на орбите центральной её части. А на противоположной стороне - наоборот, ниже. Тогда "нижние" части атмосферы (или гидросферы) будут норовить забежать вперёд, а "верхние" - назад, что приведёт к образованию на означенной поверхности ДВУХ! приливных горбов. Которые я схематично изобразил на этой же схеме.
Что-то проясняется, не так ли? Однако возникает вопрос: а при чём здесь Луна? Солнце, конечно, влияет на земные приливы, усиливая их в сигизию, и ослабляя в квадратуру, но основное-то влияние оказывает Луна!
Рассмотрим вторую схему.
На ней, тоже не в масштабе, изображена система Земля-Луна. Известно, что Луна вращается не вокруг Земли, а вокруг общего центра масс (т.н. барицентра) системы Земля-Луна. И Земля тоже вокруг него вращается! И это - ключевой момент. Для наглядности я вынес этот центр масс наружу, хотя в действительности он находится под поверхностью Земли, но законов Кеплера этот факт не отменяет. Так вот, именно это вращение Земли вокруг общего центра масс и вызывает приливы - в количестве двух приливных горбов. Что верно для Цереры, то верно и для Земли...
