Plimna sila

Plimnu silu uzrokujuSunceiMjesecgravitacijskim privlačenjemvodenih masa, tecentrifugalnom silomkoja se javlja zbog okretanjaZemljei Mjeseca odnosno Zemlje i Sunca oko zajedničkog centra masa (baricentar).

Djelovanjem plimne sile morska razina i struje periodičkititraju(osciliraju) što nazivamomorske mijene.

Plimna sila unebeskoj mehanicidjeluje općenito na bilo koja dvanebeska tijela,ako veličina jednog tijela nije zanemariva s obzirom na udaljenost do drugog tijela (općenitoMjenebesko tijelokaoplanet,amprirodniilisatelit).

Daleko od Rocheove granice, fluidni satelit (tekući, plinoviti ili satelit sastavljene od labave nakupine krutih dijelova) će biti sferičan (kuglast).

U blizini Rocheove granice, satelit će se izdužiti (izobličiti) zbog utjecaja plimne sile.

Unutar Rocheove granice, satelit se počinje raspadati, vlastita gravitacijska sila satelita ne može više držati njegove dijelove na okupu zbog prevelikog utjecaja plimne sile.

Dijelovi satelita bliži planetu (crveni) počinju se brže kretati od daljih dijelova (plavi) satelita.

Različite kutne brzine dijelova satelita uzrokuju stvaranje prstena oko planeta (primjerSaturnovi prsteni).

Plimna silailiplimotvorna silaje sila koju uzrokujuSunceiMjesecgravitacijskim privlačenjemvodenih masa, tecentrifugalnom silomkoja se javlja zbog okretanjaZemljei Mjeseca odnosno Zemlje i Sunca oko zajedničkog centra masa (baricentar). Njezino djelovanje ima ponavljajuće svojstvo (periodičkikarakter), s najjače izraženim poludnevnim i dnevnim komponentama. Djelovanjem plimne sile morska razina i struje periodičkititraju(osciliraju) što nazivamomorskim mijenama,a ponavljanje rasta odnosno pada razine mora određujemo kao morske dobi. Plima se određuje kao rast razine mora, dok oseka predstavlja opadanje razine mora. Plimna sila predstavlja udruženu gravitacijsku i centrifugalnu silu koja djeluje na vodene mase na Zemlji. Naime, na gibanje vodenih masa djeluje gravitacijsko privlačenje Sunca i Mjeseca, koje je promjenjivo i ovisi o njihovim položajima u odnosu na Zemlju, te centrifugalna sila koja nastaje zbogokretanja (revolucije) Zemlje oko Sunca.Prema tome, plimna sila je promjenjivog svojstva u prostoru i vremenu, te prevladavajuće djeluje na vodoravno gibanje vodenih masa na taj način uzrokujući kolebanje razine mora i morskih struja.

Plimna sila unebeskoj mehanicidjeluje općenito na bilo koja dvanebeska tijela,ako veličina jednog tijela nije zanemariva s obzirom na udaljenost do drugog tijela. Kao što Mjesec proizvodi plimu na Zemlji, tako i Zemlja raspinje Mjesečevu kuglu. U donjim dijelovima plašta nalaze se ognjišta Mjesečevih potresa, a većinom su na bližoj strani Mjeseca. Posebnost tihpotresaje u tome što su potaknuti Zemljinom plimnom silom. U trenutku kada je plimni val najveći i najmanji, a to se zbiva onda kada je Mjesec uperigejuiapogeju,oslobađaju se nagomilani naponi u unutrašnjosti i dolazi do potresa. Seizmički valovi, nasuprot zemaljskim, šire se uz mnogostruku jeku kroz velik dioobujma,itlotitra po više sati. Plimna silaF_Pna masuupremaplanetu(ili drugom nebeskom tijelu) spolumjeromRi udaljenostidizmeđe središta dvaju tijela može se opisati sljedećom jednadžbom:

$F_{P}={\frac {2\cdot G\cdot M\cdot m\cdot r}{d^{3}}}$

gdje je:

• F_P- plimnasila(N),
• G- univerzalnagravitacijska konstantakoja otprilike iznosi 6,67428 × 10⁻¹¹N m²kg⁻²,
• M-masavećeg nebeskog tijela - planeta (kg),
• m- masa manjeg tijela - satelita (kg),
• R- polumjer većeg tijela (m),
• r- polumjer manjeg tijela (m),
• d- udaljenost između središta dvaju tijela (m).

Rocheova granica

Podrobniji članak o temi:Rocheova granica

Rocheova granica(prema francuskom matematičaru i astronomuÉdouardu Rocheu,koji ju je 1847. prvi teorijski odredio) udaljenost je od središta većega nebeskoga tijela do točke u kojoj je gravitacijska sila toga tijela jednaka gravitacijskoj sili satelitskoga tijela. Općenito vrijedi Rocheov odnos, koju su učinili točnijomJames Hopwood Jeans(1917. i 1919.) iSubrahmanyan Chandrasekhar(1969.) zakrutesatelite:

$d=1,26\cdot R_{M}\cdot \left({\frac {\rho _{M}}{\rho _{m}}}\right)^{\frac {1}{3}}$

gdje je:

• d-Rocheova granicazakrutesatelite (m),
• R_M- polumjer nebeskog tijela (m),
• ρ_M-gustoćaplaneta (kg/m³),
• ρ_m- gustoća satelita (kg/m³).

Ta se jednakost može pisati i kao:

$d=1,26\cdot R_{m}\cdot \left({\frac {M_{M}}{M_{m}}}\right)^{\frac {1}{3}}$

gdje je:

• d-Rocheova granicazakrutesatelite (m),
• M_M- masa planeta (kg),
• M_m- masa satelita (kg).

Unutar Rocheove granice, zbog utjecaja plimnih sila, sateliti koje na okupu drži uglavnom gravitacijska sila raspadaju se.

Zafluidnesatelite (tekuće,plinoviteili satelit sastavljene od labave nakupine krutih dijelova) vrijedi:

$d\approx 2,44\cdot R\cdot \left({\frac {\rho _{M}}{\rho _{m}}}\right)^{1/3}$

Za planete gustoće slične Zemljinoj, uz uvjet da je masa satelita mnogo manja od mase planeta, Rocheova granica za fluidne satelite iznosi oko 2,44 polumjera planeta. Tako se na primjer dijeloviSaturnova prstenane mogu gravitacijski skupiti u jedan ili više satelita, jer se nalaze unutar 2,3Saturnovapolumjera. Opstaju sateliti čvrste građe, koje osim gravitacijskih povezuju i sile veće od plimnih sila planeta, u granicama od 1,26 do 2,44 polumjera planeta.

Raspadanjekometa Shoemaker-Levy 91994. zbog utjecajaJupiteroveplimne sile i prelaskaRocheove granice.