潮の満ち干と地球の緯度

Question

先日カリブ海ベリーズ国に行ってきました。現地でハリケーンの被害を聞いている時に腑に落ちない話を聞きました。　「赤道に近いほうが潮の干満の差が少ない。」と現地の人がみんなそう言うのです。実際、海沿いのホテルに滞在して観察しても海面はほぼ一定で、潮の高低差は50ｃｍもありません。ベリーズの海岸はバリアリーフもあり遠浅なので干満の差は月と太陽の引力の影響によるもの以上に大きくなると思うのですが、そうではないようです。

地球、月、太陽の位置を示した模式図では、赤道付近の干満の差が一番大きくなるような絵になっています。これはどうのように説明すればいいのでしょうか？

このサイトで過去の質問と回答を見ても、どうもわかりません。数式を使わずにわかりやすく教えていただければ助かります。ベリーズの防災対策のレポートを作るのに困っています。

kagakusuki · Accepted Answer

回答番号:ANo.1,2です。

>私の知りたいのは突き詰めていえば、「カリブ海は高緯度の日本やカナダに比べて緯度が低いから干満の差が小さい。」と言っているベリーズの人たちに「それは間違っている。」というべきか、「それは理にかなっている。」というべきか、ということなのです。

　それでしたら、明らかに事実と異なっていますから、間違っていると言えます。

　理科年表に「世界の半日周潮の等振幅図」という図が掲載されているのですが、その図によりますと、太平洋の赤道付近では、干満の差が50cm程度の海域（大洋の真ん中における値）と干満が殆ど無い海域が、東西方向に交互に現れています。
　大西洋でも、干満の差が大きい海域と殆ど無い海域が、何ヶ所か存在していています。
　干満が殆ど無い海域は、北大西洋では、カナダのバフィン島の西側北緯70度付近、アイスランドの北岸沖合、デンマークのフェロー諸島付近、カナダのセントジョンズの東方の西経40度付近、メキシコ湾中央、そしてカリブ海のプエルトリコ島の南方沖、等です。
　一方、干満の差が大きいのは、カナダのハドソン海峡の大西洋が側の口から西側に向かってグリーンランドまで続く直線上、イギリス海峡、アマゾン川河口、等です。
　そして、赤道直下のアマゾン川河口からアフリカ大陸西岸の北緯10度付近（ギニア共和国の辺り）を結ぶライン上の海域は、大洋の真ん中であるにも関わらず、干満の差が50～80cmと比較的大きな海域が続いています。
　つまり、大西洋において海底の水深が深い所では、赤道のやや北側が干満の差が大きくなっている訳です。
　但し、カナダとグリーンランドの間の様に、干満の差が激しい所と殆ど無い所が近接していたり、カリブ海の様に比較的低緯度でも干満の差が殆ど無い場合もありますから、単純に低緯度になる程、干満の差が大きくなっている訳ではありません。
　ベリーズから見た場合、カリブ海やメキシコ湾の中では、干満の差は殆どありませんから、カリブ海やメキシコ湾の外に出て、南北どちらの方へ行っても干満の差は大きくなると思いますので、赤道に近い程、干満の差が小さくなるとは言えないと思います。

　もしかしますと、有明海の様に局地的な地形の影響で、潮汐の振幅が増幅されている場所が、偶然にもベリーズより北側のカリブ海沿岸に集中していて、そのため、その方は赤道に近い方が干満の差が小さくなると勘違いされている、という可能性は無いでしょうか？

naigel · Answer

回答＃３のＮａｉｇｅｌです。
春分、夏至、秋分、冬至に最大大潮になるのは、北緯２３．４度（北回帰線）と南緯２３．４度（南回帰線）の間で移動します。一か月に２回の大潮は、満月のときと、新月のときです。
私が言いたかったのは、とても沢山の条件の組み合わせで、潮位は決まります。
この他に、月の公転軌道は楕円なので、遠地点と近地点で、月の引力の影響は変わります。また、
太陽と月が一直線に並ぶ時期（日食が起きる）と５度ほどずれる時期があって、厳密に言えば潮位が変わります。
質問者さんがベリーズに滞在された時期に、諸条件がどう組み合わさったかで、驚くべき潮位だったのか
それほどでもない潮位だったのか、は確実にあります。

このように潮位はとても複雑に変化するので、定点観測をするには、ある程度長い時間観測する必要が
あるでしょう。もちろん現地の方々にもそれは言えますね。

naigel · Answer

地球と太陽を結ぶ黄道に対して、地球は２３．４度傾いている事はご存じですよね。
月はほぼ黄道上に沿って地球の周りを廻っています。そのため潮位が一番膨らむところは、赤道上では
なく、北緯２３．４度。南緯２３．４度付近が最も膨らみます。

また一か月に２回大潮と呼ばれる干満の差が大きい時期がありますが、大潮と大潮の間は小潮で干満の
差は小さくなります。季節でも冬至や夏至のころは、春分や秋分に比べて大潮のスケールは小さくなります。

kagakusuki · Answer

>１）一般的な話としては、カリブ海は赤道に近いので、海底地形を無視すれば、潮の干満は高緯度の場所よりも大きくなる。これは真ですか？

　海底地形以外にも、海岸線の形も影響します。
　又、潮汐では有りませんが、海面に加わる大気圧の差によっても海面の高さは上下します。
　カリブ海はサハラ砂漠等を生み出している中緯度高圧帯がある辺りにありますが、これがどの程度影響するのかは、私には判りません。

【参考URL】
　亜熱帯高圧帯 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%9C%E7%86%B1%E5%B8%AF%E9%AB%98%E5%9C%A7%E5%B8%AF

　これらの事を全て無視して、地球が完全な球であり、その全表面を海が覆っているとした場合には、南北の両極は、赤道地帯における干潮と、同じ状態になりますから、海面は低くなります。

【参考URL】
　潮汐 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BD%AE%E6%B1%90

　緯度に関わりなく、地球上のどの場所においても、干潮が発生する時の位置は、地球の中心から見て月（や太陽）が存在する方向に対して直角の方向になりますから、干潮時の海面の高さは、どこでも同じだと考えられます。（海底と海水との摩擦で海面の高さの変化が妨げられますから、低緯度の干潮時の海面高さの方が僅かに高くなるとは思います）
　一方、満潮が発生する時の位置を地球の中心から見た場合、赤道においては、月（や太陽）が存在する方向にほぼ一致（海底と海水との摩擦がありますから、月や太陽が真上に来る時よりも少し遅い時刻となります）しますが、中緯度では月（や太陽）が存在する方向に対して一致する事はありません。
　月や太陽が真上に存在していないという状態は、赤道における満潮と干潮の間の状態と同じですから、中緯度における満潮時の海面の高さは、赤道の場合よりも低くなります。
　従って、中緯度における干満の差は、赤道よりも小さくなります。
　よって、概ね真だと言えます。
　但し、地球の赤道面と、月の公転面、及び地球の公転面は、それぞれ異なっていますから、時期によっては、月や太陽が赤道の真上に来る事がなく、それよりも低緯度の地域の方が月や太陽の高度が高くなる事もありますから（例えば夏至の日に太陽が真上に来るのは北緯23度26分の地域です）、あまり低緯度の地域では、必ずしも低緯度になる程、干満の差が大きくなるとは限りませんので注意して下さい。


>２）上の１）が真であるにも関わらず、カリブ海特有の地形や大西洋の潮汐波により波動が影響されて、干満が小さくなるらしい。これはＯＫですか？

　ANo.1の最後に書きました様に、個人的な推測ですから、申し訳御座いませんが断言する事は出来ません。
　地形の影響や潮汐波同士の干渉により、干満の差が大きくなる事や、小さくなる事はありますが、カリブ海における干満の差が激しく無い理由が、その事によるものであるか否かに関しする情報を、私は持ってはおりません。


>３）日本でいえば有明海は、その地形により独特の潮汐波の動きが起こり干満が6ｍにも達する。ということですね？

　その通りです。

【参考URL】
　有明海 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E6%98%8E%E6%B5%B7

　よみがえれ有明海／座談会　諫早干拓を問う(2)
　　http://www.mmjp.or.jp/jcp-ozawa/new_page_48.htm

kagakusuki · Answer

質問者様は既に御存の様ですが、潮の満ち引きは周期的な海面の上下動ですから、非常に周期の長い波と見做す事が出来ます。
　この潮の満ち引きを引き起こす波の事を潮汐波と呼びます。
　潮汐波も液面に生じる水面波の一種ですから、海底の水深が浅い程、進行速度が遅くなります。
　又、波ですから共鳴を起こしたり、定常波の節や腹が生じる事も有り得ます。
　大雑把に言いますと、例えば、細長い湾や内海の様な場所で、水深等の関係で潮汐波の速度が遅くなり、外海に繋がる内海の出入口から、湾の奥にまで潮汐波が伝わるのに2時間を要する場合、湾の奥の海岸に当たって反射した潮汐波が、湾の出入口に到達するまでにも2時間を要しますから、湾の海面は4時間周期で上下動を繰り返す事になり、湾の海面が3回上下した時に次の周期の潮汐波が到来し、反射して戻ってきた潮汐波と重なって、湾の出入口の海面の変化が少し大きくなりますから、湾の奥に伝わる潮汐波の波高はより大きくなります。
　逆に、湾の海面の上下動の周期が6時間（の整数分の1）の場合には、次に到来する潮汐波と打ち消し合いますから、湾の奥の潮汐は小さくなると思います。
　又、リアス式海岸の様に奥へ行く程、幅が狭くなっている海岸では、波が集まって波高が高くなります。
　一部の島の様に、陸地から放射状に離れる程、海底の水深が深くなっている場合には、水深ごとの進行速度の差により屈折した波が、島に向かって収束して、波高が高くなる事もあります。

　この様に潮汐変化の大きさは地形によっても変化します。
　潮汐の変化が小さい場所では、潮汐変化を増幅させる様な地形にはなっていないのかも知れません。
　大西洋は南北に細長い太洋で、大西洋内で生じる潮汐波の他に、北極海と繋がる北側やインド洋と繋がる南側からやって来る潮汐波もあります。
　大西洋の南北からカリブ海の辺りまで潮汐波が伝わるのには時間を要しますから、もしかすると、カリブ海の辺りまで南北からやって来る潮汐波が伝わる頃には、大西洋内で生じた潮汐波とは位相の差が90度以上になり、互いに打ち消し合う様になっているのかも知れません。（大西洋内で生じた潮汐波ではなく、南からの潮汐波と北からの潮汐波が打ち消し合うのかも知れません）
　或いは、カリブ海の辺りは、大西洋に生じた潮汐波の定常波における、節が生じている場所なのかも知れません。

　尚、上記のカリブ海における潮汐変化が小さい事に関する説明は、単なる個人的な推測であり、確たるデータに基づいている訳ではない事を、御断り致しておきます。

潮の満ち干と地球の緯度

回答番号:ANo.1,2です。

回答＃３のＮａｉｇｅｌです。

地球と太陽を結ぶ黄道に対して、地球は２３．４度傾いている事はご存じですよね。

>１）一般的な話としては、カリブ海は赤道に近いので、海底地形を無視すれば、潮の干満は高緯度の場所よりも大きくなる。

質問者様は既に御存の様ですが、潮の満ち引きは周期的な海面の上下動ですから、非常に周期の長い波と見做す事が出来ます。

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