大学四年级的时候，一位关系很好的学弟向我问起了关于潮汐力的问题。
那位学弟知道，由于月球的引力，地球的一侧会被拉伸而鼓起来，但不太明白的是，为什么在和月球正对面相反的那一侧也会发生潮汐现象。
大多数学生大概都会有同样的疑惑。
一般来说，物体的形变是沿着受力方向发生的，所以看下面的图，就很容易把情况想象成地球被从两侧同时拉扯。
但这必须通过“差异引力”这一概念来理解。
1. 万有引力与差异引力
潮汐力是由万有引力产生的。
因此，要弄清楚潮汐力产生的原因，首先有必要看看万有引力公式。
万有引力公式大家都很熟悉，如下所示。
看到这篇文章的人多少应该有一定基础知识，所以我就不一一解释各个符号，直接进入正题。
这里重要的是，引力会随距离而变化。
那么这会带来什么样的现象呢？
例如，假设有 3 个质量相同的物体，用某条绳子连起来，然后像下图那样分别放置在地球周围不同的距离处。
假设这根绳子既不会伸长也不会收缩。
在万有引力公式中，既然质量不变，万有引力只会根据距离不同而变化。
因此，作用在物体上的引力大小，离地球最近的物体1最大，而物体3最小。
把这一情况画成图，就像下面这样。
如图所示，对于同一个天体，引力的大小会随距离而变化，这就称为差异引力。
那么，从物体2的立场来表示此时所受的力，应当怎么做呢？
作用在三个物体上的力彼此不同，但由于它们被同一根绳子连在一起，所以必须具有相同的加速度。
物体1必须以它和物体2之间的力之差来拉物体2，而物体2同样要以它和物体3之间的力之差去拉物体3。
把这画成图就如下所示。此时来看一下物体2所受到的是怎样的力。
从物体2的角度看，它两侧（朝向物体1和物体3的方向）都受到张力。
也就是说，由于差异引力，它会受到向两边被拉开的作用力。
2. 通过例子理解差异引力
为了让还不太明白的人更容易理解，我们用一个更直观的例子来说明。下面有三个人手拉手一起跑。
最前面的人用很大的力往前冲，越往后跑动的力量越弱。
但是中间的人因为和他们都手拉着手，所以会以相同的加速度前进。
这样的话，中间的女性所感觉到的力的方向，大概就会像是被两边同时拉扯。
因为前面的人在向前拉她，而她又必须把后面的人向前拉。
3. 结论：什么是差异引力？
1) 具有质量的物体之间相互施加的引力，与它们之间距离的平方成反比；引力加速度的大小也是如此。
2) 两个物体之间的距离越近，引力加速度越大；两个物体之间的距离越远，引力加速度的大小就越小。
3) 由于天体本身尺度非常大，即便在同一个天体内部，相对于产生引力的另一天体，其距离也会有差异，从而导致引力加速度存在差别。
4) 正因为天体之间的引力会随距离而变化，因此在同一颗天体内部不同位置所受到的引力不同，这种现象就称为差异引力。如果理解了这篇文章，我想就能比较容易理解潮汐力。
正是由于差异引力才会产生潮汐力，而潮汐力又会导致行星的卫星被破坏形成行星环，或者使得公转周期与自转周期相同，形成所谓的同步自转。
如果想要更深入地理解，建议阅读下面这篇文章。
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