月と地球はなぜ衝突しないか

昔から不思議に思っていましたが、地球と月の間には引力が働いていて、そして月が地球の周りを公転する遠心力と釣り合っているので等間隔を保っていますよね。そこで、どうして、そのバランスが壊れることがないのでしょうか？また、どうして 2つの天体に引力が働いた時に、衝突を避けて軽い天体が重い天体の周りを公転するのでしょうか？

No.6 ベストアンサー 回答者： solla 回答日時： 2006/01/20 12:23

まず、質問の後半についてですが、軽い天体が重い天体の周りを回っているわけではなく、2つの天体の重心を互いに回っています。

片方がもう一方に比べて極端に重い場合は2つの天体の重心が重い方の天体の重心にほぼ一致するため、軽い天体が重い天体の周りを回っているように見えるだけです。

質問の前半は、力学的には2つの物体の間に万有引力のように距離の2乗に反比例して弱くなる力が働く場合、その軌道は2次曲線になることがわかっています（参考URL）。2つの物体が持つ力学的エネルギーにより楕円、放物線、双曲線のいずれかになりますので、地球と月の場合は、地球と月が形成された時に互いに楕円軌道を持つような力学的エネルギーを持っていたため、現在のような安定した軌道を描くようになったということです。そして宇宙空間には基本的に摩擦などの抵抗がありませんのでエネルギーの保存則によりその軌道が保たれるということです。もちろん地球にも月にも互いの引力以外に様々な外力が働きますので厳密には軌道は変化しているはずです。

参考URL：http://www10.plala.or.jp/taikan/pleiades/kepler/ …

No.5 回答者： sekisei 回答日時： 2006/01/20 01:01

私もNo4さんの理由のせいだと思います。

仮に月が地球に近づいた場合その分地球の引力に引かれて落ちた事になり公転速度が速まります。それによって遠心力は強まりそれ以上落ちなくなります。
逆に遠ざかった場合は公転速度が遅くなり遠心力が落ちそれ以上遠ざからなくなります。

小惑星の衝突などでも月の公転速度は変化するかもしれませんが現在月の速度に大きな影響を与えられるような大きな小惑星が衝突するような確率は非常に小さいと思います。

確かに月などの衛星が惑星の周りをバランスよく公転しているのはすごい偶然にも見えますが以下の様にも考えられると思います。
つまりバランスを保てなかった衛星はすでに惑星から離れたか衝突してしまっていると思います。
そのため現在にだけ注目して地球とか木星などをみると衛星たちは絶妙なバランスを保っているように思えるのかもしれません。

No.4 回答者： nofutureforyou 回答日時： 2006/01/20 00:07

角運動量保存の法則というのがあるから、というのはどうでしょう。

No.3 回答者： phobos 回答日時： 2006/01/19 22:20

ご質問の主旨から外れるかも知れませんが、「人工衛星は（あるいは月は）なぜ落ちてこないのか？」について、直感的でとても解りやすい説明を聞いたことがあります。

子供にもこの説明をするとすぐに理解してくれます。ご参考までに。

高い台の上に立って真横に石を投げたとします。投げる速度が速ければ速いほど、石は遠くに落ちます。
投げる速度をどこまでも速くしていくと、石は丸い地球に沿って飛び、やがては投げた人の後から飛んで落ちてきます。さらに速度を速くすると、いつまで落ちても地面には届かなくなります。

つまり人工衛星は「落ちない」のではなくて、「本当は落ち続けているのだけれど、あまりスピードが速いので、いつまで経っても地面には届かない」という説明です。

No.2 回答者： a375 回答日時： 2006/01/19 20:24

それは、月がもっている速度が十分速くて、地球の重力に打ち勝っているからです。

速度がもっと遅ければ、月は地球に引き付けられてもっと地球に近いところをまわることになります。もっと、遅くなるとそのうち、地球に衝突します。では、逆に、月の速度が現在の月の速度より速かったら？もっと遠いところを飛ぶことになります。もっと早くなるといつかは地球の重力に打ち勝って大宇宙に飛んでいってしまいます。現実には年間数センチずつ離れていっています。

No.1 回答者： marimo_cx 回答日時： 2006/01/19 19:41

月は徐々に地球から遠ざかっています。