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潮の満ち干
一日に2回ずつ起きるのはなぜ?
これぞ、地動説の証拠
雑学 『潮の満ち干 あるいは 潮汐現象』
月の引力のためって聞いたけど...?
地 球
(自転中)
自転のため 満潮(干潮)は
一日に一回?
いや、二回ずつ起きるのです。
「朝夕」 とはかぎりませんが。
実は、海水は月の反対側にも同じくらい盛り上がります。
ひょっとして太陽の引力の影響?
太陽の引力も少しは影響します(大潮、小潮)が、
太陽-地球ー月 の位置関係により、いつでも
太陽が月と反対側とは限らないですね。
月
潮の満ち干
主要な原因は 月の引力
月の反対側でも満潮になるのはなぜ?
地球は固定されているわけではなく、まさに 宙に浮いている から、月の
公転を考える際は、月と地球の 重心 を中心にして考える必要がある。
地球の半径の約60倍の距離
地球の質量の
0.0123 倍
月
地球
重心は、地球の中心から地球の半径の 約0.73 の位置にあり、
月と地球はこの重心のまわりを約1月でたがいに公転する。
地球も、月の引力によって 円運動 をしているのだ!
重心
のまわりに公転するというのは..... じゃあ、なくって
G
地 球
重心
のまわりに たがいに公転するというのは.....
月
G
(もっと遠いが)
地 球
地球上のどの点も、同じ形の円軌道を描く.....
したがって、公転運動による遠心力はどこでも中心と同じ...
びみょーに、
遠心力が勝つ
びみょーに、
引力が勝つ
地 球
実際は、水面はこんなに盛り上がる
のではなく、地球の重力の1千万分
の1くらいの影響が出るだけ。
遠心力
月の引力
は、どこでも同じ。
は、月に近いほど大きいが、
地球の中心 (重力の代表点) で、ちょうど遠心力と
釣り合っている。(=月の重力が求心力になっている。)
潮汐力
一般に大きさをもつ物体(質点系)が、他の重力源からの重力に
よって加速度運動 (円運動、落下運動、双曲線運動など)をして
いるとき、物体の重心を原点とする座標系 (非慣性系 または
加速度系)から見ると、重力源からの重力以外に慣性力(みかけ
の力)が働く。 重心ではこれがつりあっているが、ほかの点では
差が出てくる。この差を 潮汐力 という。
潮汐力 天体(宇宙船)が、別の天体の万有引力により 加速度運動 をしているとき
万有引力
外部重力源
M
R+r
R
m
慣性力
r
同じ
慣性力
万有引力
外部重力による加速度は万有引力の法則より
重心では釣り合っている
重心から r の位置にある物体に働く力の合力は
万有引力
慣性力(みかけの力)
代入して
重心 r = 0 では F = 0 となり釣り合っている。
外部重力源から十分に遠いときには、近似的に
横向きには引き伸ばす力、縦向きには押しつぶす力
したがって、重力に平行な方向には引き伸ばす力、垂直な
方向には押しつぶす力が働く。
いずれも重力の大きさに比べて r /R 程度の大きさであり、
重力源からの 距離の3乗に逆比例 するため非常に小さい。
地球は太陽の周りを公転する以外に、月の重力により月と
地球の重心の周りを 公 転 している。この運動による潮汐力は
海水のいわゆる 潮汐現象 として現れる。
潮汐力は惑星の岩石などの固体にも影響を及ぼし、木星の
衛星イオでは岩盤の潮汐運動による摩擦熱が大量に発生して
いると考えられている。
また、大きな宇宙船では強度設計の際に地球の重力による
潮汐力を考慮しなければならない。この意味で、宇宙船の中は
正確には完全な無重力状態とは言えないのである。
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