満潮干潮の仕組み2

先に疑問を提示した地球の月に近い側、ニアサイドと呼ぶことにします、と、反対側、ファーサイドと呼ぶことにします、の両方に満潮が起こる仕組みについて、色々と御回答をいただきました。が、残念ながら、十分に納得するところまで行きません。
まず、海水が液体としてつながっているから…という言説に対して、水飛沫を例に上げて反対する意見がありましたが、恐らく何兆トンに達する海水の振る舞いを水飛沫と等価に考えることがどこまでできるか、甚だ疑問です。全く適用できないことはないでしょうが。
また、地球が月に対して（より正確には地球―月系の共通重心に対してとなるでしょうが）落下していく、その重力加速度がニアサイドとファーサイドで異なることによる潮汐力と公転運動による遠心力が合わさって、ファーサイドでも満潮が起こるというご指摘について（自分はそのように解釈しました）も、最初はなるほどと思ったのですが、よく考えてみると、ん、ちょっと待てよ、と疑問が再燃したのです。というのも、地球と月の公転運動モデルにおいては、回転による遠心力と重力（引力）の向心力が釣り合っているという形になりますよね。
ファーサイドなら潮汐力と遠心力が合わさって満潮になるとできるかもしれませんが、今度はニアサイドの方が納得いかなくなるのです。遠心力は当然、ニアサイドにも働くはずだから、海水は押されることになる。すると、月の引力による引っ張りとのバランスはどうかが問題になってくるのです。
二つは恐らくほぼ釣り合っていることにならないか。でなければ、地球は月に落下し続け、二つの天体は激突か、ニアミスすることになるのではないか、ということです。地球と月の距離は変化し続けているそうですが、少なくとも、現在はごく小さなものだから、ここでは一定と考えると、まず、安定して、落下し続けている（激突することなく）と見做すと、やはり、遠心力と引力＝向心力はほぼ等しいとなる。もしそうなら、海面は盛り上がりも凹みもせず、ほぼ普段の平均的な高さのまま、いや、もしかすると、ファーサイドの盛り上がりの影響で干潮にすらなるかもしれないという気さえしてきます（まあ、そこまではいかないでしょうが）。
と、そこまで考えて、本当に遠心力は働いているのか？という疑問すら浮かんできました。そして、向心力としての引力も。
どうなのでしょうね？現実に満潮は日々起こっているのだから、先ずは、事実を虚心坦懐に受け止めることが必要なのかもしれません。
「物体は、その運動の軌道を重力という力によって曲げられているわけではない」ある偉大な物理学者の言葉を噛み締めながら…。

No.8 回答者： yos1912 回答日時： 2024/02/09 22:02

慣性系加速系という議論をしても質問者さんが混乱するだけだと思うのでやめにしませんか。

質問者さんが必要というのならべつです。ひとつだけ、私はこの問題を共通重心を慣性点とする慣性系で考えています。

No.7 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/02/09 10:00

>遠心力のような見かけ上の力(慣性力)よりは実質的な

>引力で説明するのが正当なはずです。

どっちの手法も正当ですよ。数式的には形式が異なるだけで全く同等だし、
運動を慣性力と力の釣り合いで考えるダランベールの原理は解析力学の基礎にもなってる。その時々で便利な座標系の手法を使えばよい筈です。

潮汐現象のように、慣性系とは言えない加速系での力のふるまいを考えるのには慣性力を使うのが便利だと思います。

No.6 回答者： yos1912 回答日時： 2024/02/08 19:21

遠心力が関係していると意見は何種類かありますが、いちいちそれに反論していると手間なのと混乱の元になるのとで避けていましたが、そうもいかないようなので書きます。

もちろん相対性理論を持ち出すのは論外です。

　地球が自転していないとして共通重心の周りを地球が回っているときの地表の１点が回転する運動は地球中心の運動と回転位置が違うだけで半径・位相(どの方向にぶれているか)は全く同じになります。これはをwiki｢潮汐｣の説明にある最後の図を見ると明らかです。ということは、地表面にかかる遠心力の大きさは地球中心にかかる遠心力の大きさと全く同じといえます。地球中心にかかる遠心力の大きさは月からの引力で相殺されますから、月の引力に等しい大きさで逆向きとなります。結局のところ地表各地点の潮汐力の大きさは、地表に加わる月からの引力と地球中心に加わる月からの引力との差になります。
　｢加速度による慣性力と重力の和｣についても、加速度の大きさは重力によって生じるわけですから重力に等しくなります。地球の重力を重力加速度というのはこのためです。加速度による慣性力は加速度とと逆向きで同じ大きさになります。これと重力との和をとると当然０になります。これは落下するエレベータの中では無重力状態になっていることを意味しています。
　遠心力のような見かけ上の力(慣性力)よりは実質的な引力で説明するのが正当なはずです。

　おまけで。地球表面も海面と同じように月の引力で膨らんだりへこんだりしています。
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/re …

No.5 回答者： yo4da10 回答日時： 2024/02/08 08:12

極論からするととても難しい質問で、物理的に説明出来なくなることも出ますが、現実は潮の満ち干きが有りますね。

月の引力が出ていますが、ニュートンの万有引力は間違えで、アインシュタインの重力の影響で満ち干きが出ています。(引力ではなく、押さえつける力)
引力の考え方だと、水は月に吸い取られてしまいます。水ばかり出なく、空気も含めて軽いものは全て月に引き寄せられる事になります。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/02/07 22:40

>基本的には回転(公転や自転)による遠心力は全く関係ありません。

太陽のことは取り敢えず無視とすると、地球の公転は無視できるし
自転は赤道の海面を膨らませるだけなので関係ないという点は同意しますが
地球の月と地球との共重心を回る運動により生じる慣性力は紛れもなく
「遠心力」です。これと月の重カの和が潮汐力。
回転運動では「遠心力」を考えないと潮汐力は出てきません。

直線的な落下運動では、加速度による慣性力と重力の和から潮汐力
が出てくるのと同じです。

No.3 回答者： yos1912 回答日時： 2024/02/07 20:04

基本的には回転(公転や自転)による遠心力は全く関係ありません。

一番単純な例でいうと、ブラックホールにまっすぐ回転せずに落ちていく物体にも潮汐力が働いて引き伸ばされる現象が起こります。ブラックホールの潮汐力はすさまじくて、原子をも破壊するといわれています。月(その他の天体)がまっすぐ地球(太陽とした方がわかりやすいかも)に落ちてきたとしても天体を壊すという現象が起こります。
　遠心力については落下物体がどのような軌道を取るのかということのみ関係してます。要するに月が地球に落ち続けてもいつまでたっても地球表面に到達しないということに関係しています。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/02/07 18:27

先ず、地球の月側は、月の引力が働き、海水は月に落ちていきます。

次に、地球の月の反対側は月の引力が最も小さいので、
地球の自転の遠心力も加わって、
海水が地球から離れつつある状況になります。
この両者の海水の動きが、
地表に対して、満潮となる、と言う事になります。

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/02/07 17:59

>遠心力は当然、ニアサイドにも働くはずだから、

>海水は押されることになる。

ならないですね。共重心は地球の内部ですから
海水は遠心力で月へ向かって引かれます。

まあそこが本質ではなくて、遠心力と月の重カのトー夕ルがどちらにどれくらいの大きさで向くかということが肝心です。遠心力単独で押すか引くかはどうでも良い話です。