Bjarne Lorenzen
Det er ikke hokus pokus! Men virkninger af Universets Naturlove, der er 'kodet' i matematikens symbolsprog.
I mit tidligere indlæg gav jeg en tilnærmet formel til beregning af forholdet mellem den accelerations-forskel, der er over en afstand lig med Jordens radius, og som skyldes Solens og Månens gravitationskræfter.
I det følgende, med lidt kompliceret symbolik, en mere udførlig udledning af formlen.
FORHOLDET MELLEM SOLENS OG MÅNENS TIDEKRAFT-VIRKNING
Accelerations-forskellen mellem vandet på Jordens overflade og jordcentret bevirker bl.a. højvande og lavvande.
Det er hovedsageligt gravitationskræfterne fra Månen og Solen, der forårsager tidekræfter. Hvis de forstærker hinanden får man ’springflod’. Hvis de modvirker hinanden får man ’nipflod’.
BEREGNINGER
Lad os benytte følgende symboler og afrundede talværdier:
R = 6400 km = Jordens radius.
r = afstanden mellem Månens og Jordens centre.
r = 384 400 km
r(s)= afstanden mellem Solens og Jordens centre.
r(s) = 150*10^6 km
M(m) = 7,4*10^22 kg = Månens masse.
M(s) = 2*10^30 kg = Solens masse.
G = 6,67*10^(-11) (N*m^2)/kg^2 = Newtons gravitations-konstant.
Den gravitations-acceleration a(r) som et kuglesymmetrisk legeme med massen m bevirker i en afstand r fra legemets massemidtpunkt er givet ved:
(1) a(r) = (G*m)/r^2
(Bemærk: en skråstreg / er en brøkstreg)
MÅNENS GRAVITATIONS-VIRKNING
Månens gravitationskraft virker med forskellig styrke i afstanden r til Jordens centrum og afstanden (r-R) til Jordens overflade, der vender mod Månen.
For de to forskellige afstande får vi for gravitations-accelerationerne a(r) og a(r-R):
(2) a(r) = (G*M(m))/r^2
(3) a(r-R) = (G*M(m))/(r-R)^2
Accelerations-forskellen Da(m) over en afstand lig med Jordens radius R er givet ved:
(4) Da(m) = a(r-R)-a(r)
Ved benyttelse af (2) og (3) fås:
(5) Da(m) = (G*M(m))/(r-R)^2-(G*M(m))/r^2
Udtrykket i (5) kan omregnes til:
(6) Da(m) = (G*M(m)*(2*r*R-R^2)/(r^4-2*r^3*R +R^2*r^2)
SOLENS GRAVITATIONS-VIRKNING
For Solens gravitationsvirkning gælder tilsvarende for accelerations-forskellen Da(s) over afstanden R:
(7) Da(s) = (G*M(s)*(2*r(s)*R-R^2)/(r(s)^4-2*r(s)^3*R +R^2*r(s)^2)
BRØKFORHOLDET Da(s)/Da(m)
Hvis der var linie-plads, kan brøkforholdet
Da(s)/Da(m) opskrives af udtrykkene i (6) og (7). Vi ser, at det afhænger af forholdet mellem Solens masse M(s) og Månens masse M(m) og afstandene r, r(s) og R.
Da der i udtrykkene (6) og (7) er størrelser der ’vægter’ signifikant mere med sine talværdier (prøv selv!), så kan vi med god tilnærmelse reducere til følgende tilnærmede ligning:
(8) Da(s)/Da(m)=(M(s)*r^3)/(M(m)*r(s)^3)
Med indsatte talværdier fås, idet enhederne divideres ud:
(9) Da(s)/Da(m)= (2*10^30*(384400)^3)/(7,4*10^22*(150*10^6)^3)= 0,45
KONKLUSION
Af udregningen i (9) ser vi, at Solen har en tidekraft-virkning, der er omkring 45 % af Månens tidekraft-virkning.
Hilsen fra
Louis Nielsen