Forța mareelor

Un corp apropiat de o masă mare este atras și distorsionat de forțele mareelor.

Forța de maree (utilizată în mod obișnuit la plural, forțele de maree sau forțele de maree și, de asemenea, cu termenul de efecte maree ) este un efect secundar al gravitației .

Când un obiect foarte mare se află sub influența gravitațională a altuia, forța gravitațională poate varia considerabil de la o parte a obiectului la cealaltă. Acest lucru tinde să-și distorsioneze forma, fără a-și modifica volumul (din punct de vedere geometric, acest lucru se datorează faptului că forțele mareelor sunt descrise de tensorul Weyl , în timp ce modificarea volumului este legată de tensorul Ricci ).

Presupunând că obiectul a fost inițial o sferă , forțele mareelor vor tinde să-l distorsioneze într-un elipsoid , cu axa majoră aliniată spre corp producând forța gravitației.

Mai precis, luând ca exemplu sistemul Pământ-Lună și neglijând gravitația Pământului, forțele mareelor sunt calculate vectorial ca diferența dintre accelerația Pământului către Lună (care este descrisă de un vector constant orientat radial spre Lună) și accelerarea unui punct de pe suprafața Pământului spre Lună (care în schimb este descrisă de un vector a cărui intensitate depinde de distanța față de Lună și care indică întotdeauna în direcția acestuia din urmă).

Tratamentul matematic

Forțele de maree. Atracția gravitațională este generată de un corp așezat în dreapta (neprezentat). Mai jos este prezentată forța mareelor, adică forța care rămâne după scăderea câmpului corpului luat în considerare.

Forțele mareelor respectă legea cubului invers. Forța mareică exactă în fiecare punct este descrisă de tensorul Weyl . În majoritatea cazurilor, având în vedere două corpuri, unul pe orbită față de celălalt, este posibil să se utilizeze o aproximare: diferențierea legii lui Newton ^[1] a gravitației în raport cu distanța, avem:

dF={\frac {2GMm}{r^{3}}}\,dr\ll r

{\ displaystyle dF = {\ frac {2GMm} {r ^ {3}}} \, dr \ ll r}

{\ displaystyle dF = {\ frac {2GMm} {r ^ {3}}} \, dr \ ll r}

unde M este masa corpului principal, m este masa corpului care orbitează, iar r este raza orbitei. Forțele de maree experimentate vor fi 2dF (spre exterior) pe axa care unește centrele de masă ale celor două corpuri și -dF (spre interior) pe plan perpendicular pe această axă.

Această forță este cea responsabilă de fenomenul valului mării terestre. În acest caz, întreaga masă de apă a Pământului „se întinde” spre lună , dar datorită rotației Pământului, cel mai înalt punct al mareei este întârziat cu aproximativ 20 °.

Efectele forțelor mareelor

Efectele mareelor pot deveni foarte mari în apropierea corpurilor mici, masive, cum ar fi stelele de neutroni , găurile negre sau singularitățile gravitaționale (deocamdată ipotetice).

Efectele de maree de la diferite corpuri se pot adăuga, ca în cazul alinierii dintre Lună și Soare, care dă naștere la maree intense de convulsii .