拉拉扯扯搞出的大事情
上一篇《你以為你以為的就是你以為的嗎？》裡面，我們通過「引力派」和「離心力派」的爭論扯出了一個「引潮力」，並用這個引潮力完美的解釋了各種潮汐現象。
然鵝……
有小夥伴開始對我「拉拉扯扯」，他們有話要說：一個引力差就可以解決的問題，為什麼要引入潮汐力和慣性力這些複雜的東西？
我們不得不說，宇宙太神秘，還有更多奇妙的現象在等待著我們呢！
拉拉扯扯多了，真的會出大事的！
沒錯，潮汐的源泉當然來自引力。然而當我們回顧一下上一期的公式：
能看出，引潮力只有引力的2r/D倍。一般來說，地球和其他星體的距離D遠遠大於地球半徑r，因此引潮力遠遠小於引力。
這是「一般」，那麼「二般」呢？如果r和D差不多呢？比如兩個星球極其靠近，如同下面科幻畫里的景象？
100多年前，一個叫洛希的法國天文學家對美麗的土星光環產生了濃厚的興趣，他敏銳的發現，土星幾乎所有的衛星軌道都在土星環的外圍。於是他猜想，土星環原來也是一顆衛星，只是距離土星太近了，於是被碩大的土星撕毀了，作案兇手就是「引潮力」！
洛希假設衛星等小星體都是由萬有引力而凝聚成團，經過上一篇的分析，我們已經可以做一下土星某顆衛星的受力分析，由於引力差的存在，衛星的近土點和遠土點受到相反的引潮力。因為引力場遵循平方反比規律，隨著衛星愈加靠近土星，這個引力差就更加明顯，當引力差大於小星體兩個半球之間萬有引力的時候，衛星就被引潮力「拉扯」斷了，最終分崩離析。這些大小不一的碎片經過了漫長的天文學歷史，就形成了美麗的土星光環。
當然，洛希也強調，也有可能是因為在太陽系形成之處，土星還未完全形成的時候，這顆原初衛星的星子因為靠土星太近，而無法聚集成衛星。這其中的原因當然也是「引潮力」。
聽起來很有意思，也似乎很科幻。然而，洛希並不是一個科學幻想家，而是一個數學功底極強的天文學家，他立馬想到要計算一下，究竟一顆衛星要離母星多近，才會被母星撕裂呢？他還真算出來了，這個距離被稱為「洛希極限」。
看看下面一系列的圖，你會更加清晰。
洛希極限具體的計算過程需要用到公式，會降低閱讀量，我們就不再重複了，有高中物理知識的人都可以動動手，不是太難的物理題。
結論如下：
上面的公式是針對一個完全剛體的子星，洛希也考慮到另一種情況，那就是流體的子星，比如一顆完全由水構成的星球，它們將遵循下面的公式：
由於有黏度、摩擦力和化學作用等影響，大部分衛星都不是完全的流體或剛體，因此實際的洛希極限都在這兩個界限之間。
這兩個公式里都能看出，母星質量越大，洛希極限越大，而子星的密度越大，洛希極限越小。可見洛希極限並不是一個確定的數值，而是跟圍繞母星的物質的自身密度相關。所以啊，打鐵還需自身硬，當一個絕對剛體子星的密度是母星的2倍時，可以計算出洛希極限小於母星半徑，也就是說這個子星永遠不會被母星撕裂，除非它自己撞上去。而如果是一顆完全流體的子星，這個數字就必須增加到14.2倍。
一般來說，巨大的氣體行星（如木星、土星）密度比水還低，比如土星的密度只有0.687克/立方厘米（後面的密度均按照這個單位），已經觀測到的土星衛星就有211顆，它們幾乎都是密度較大的固體衛星。嗯嗯，這很科學！
而地球這種類地行星的密度較大，比如地球的平均密度有5.5，想要不被地球撕裂，即使這顆衛星是絕對剛體，它的密度也足足要達到11，這已經接近鉛的密度了。月球的密度只有3.3，可以算出它相對地球的洛希極限在9500km（剛體）-18300km（流體），而月地距離足足有384400km，因此月球好好的，我們絕對不會看到這面皎潔的玉盤突然碎裂。
如果想看到如此壯觀的景象，那就需要把月球搬到離地球約5000km的位置，那樣我們眼中的月球將是現在的4000多倍大小（面積）。這不是美如畫境的科學幻想，而是前所未有的終極災難，碩大的玉盤頃刻之間便會分崩離析，由於月球在太陽系裡算是衛星界的大塊頭，它的崩盤雖然會給地球帶來一個美麗的光環，然而它崩裂出來的岩石會飛舞到四面八方，無數的隕石拷問地球的表面，人類文明將毀於一旦。
彗星的平均密度只有0.5，只有水的一半，它們的洛希極限就大得多，根據計算，彗星相對地球的洛希極限在17900km（剛體）-34400km（流體），如果真的有一顆彗星撞擊地球，那麼在20000多公里的高空它就要開始解體了。地球受到的並非「一擊致命」，而是被撕裂的碎片「地毯式轟炸」。
1993年3月24日，美國天文學家蘇梅克夫婦及天文愛好者利維一起發現了一枚彗星，並推算出1年多以後即將撞上木星。實際上他們看到的是這顆彗星在木星強大引力作用下的殘骸，電腦推算運行軌道的結果顯示，它幾個月前在距木星表面4萬公里處被木星的潮汐力撕碎為21個小碎塊。1994年7月，人類通過望遠鏡目睹了這場彗星撞木星的天文奇觀。
有人說：「慢！你說洛希極限，我掐指一算，人的密度大約是1，我們站在地面上拉拉扯扯，顯然在地球的洛希極限之內，為什麼我們沒有被撕裂呢？」
敲黑板啦！沒看到洛希早就挖好了這個坑等你嗎？洛希在一開始就「假設衛星等小星體都是由萬有引力而凝聚成團」，至於你的身體，骨骼、肌肉、血管什麼的，那都是由電磁相互作用結合起來的高分子啊，電磁力可比引力作用大無數倍啦！
所以，即使彗星、小行星、衛星什麼的被行星撕裂以後，其中完整的礦石晶體也不會被摧毀，而只是變成大小不一碎片，千萬不要以為它們就此粉身碎骨成原子啦。
洛希極限提出以後得到了大量觀測事實的證明，太陽系內木星、土星、天王星、海王星四大巨行星都有光環，而這些光環都位於洛希極限以內，可見土星光環理論的成功。而大部分衛星都位於洛希極限以外，可見洛希極限對衛星來說就是一道死線，洛希極限內部就是它們的墳墓，現在我們看到的大部分衛星都是從太陽系誕生之初歷經考驗的倖存者。
為什麼強調「大部分」，因為還是有幾個例外，比如木衛十六，雖然大於剛體洛希極限，卻只有流體洛希極限的93%，看來它顯然不是絕對流體，有一定的塑性。
而土衛十八更有意思，軌道半徑只有流體洛希極限的85%，而且它的軌道就在土星環的內部。如果你仔細觀察土星環，會發現它並不是「平板一塊」，而是有很多的細縫，其中最大的是卡西尼縫和恩克環縫，土衛十八就在恩克環縫裡「行走」。
天文學家把土衛十八比喻成一隻「牧羊犬」，幫助維持著土星環的「秩序」。環里如果有哪只羊（sui）羔（pian）跑偏了，土衛十八就會把它拉回來或者乾脆「清除」掉。類似土衛十八這樣在行星環中或者附近運行的衛星就叫做「牧羊犬衛星」，土衛十八也因而得名「潘」，得名於古希臘神話中的牧神。
另一個有意思的問題是火星衛星。
火星有兩顆衛星——火衛一福波斯和火衛二德莫斯，其中火衛一的軌道半徑只有流體洛希極限的89%，僅需7小時39分鐘便環繞火星一周。有人預測，火衛一會因為火星引力的原因而逐漸靠近火星，大約760萬年後火衛一將突破洛希極限而解體，火星會因此而多出一個美麗的火星環，戴上一頂帽子。
你看，拉拉扯扯真的會出大事的！
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