小学校のころ、主に月の影響で潮汐がおこることを習いました。そのときから、ずっと疑問に思っていることがあります。
月がある方に海水が引力によって引かれて水位が高くなるのはすぐなるほどと思うのですが、地球の反対側も同じように水位が高くなるのはなぜでしょう?
学校で習ったのは遠心力だということでしたが、ぴんときません。どなたか教えてください。

A 回答 (8件)

 地球は、実は地球-月系の重心の周りを公転しています。

ただ、その重心が地球の中にあるので月だけが地球のまわりを公転しているように見えます。ですから質問における遠心力というのは、その重心の周りを地球が公転するときの遠心力で、自転によるものではありません。
 さて、地球の中心付近でこの遠心力と月からの引力がつりあっています。月に面している側では遠心力よりも月からの引力の方が強いため、海面が月の方に持ち上がります。一方、月と反対の側では、遠心力の方が強いので月と反対の方向へと海面が持ち上がります。
 というようなわけなのですが、下記URLがとてもうまく説明しておられますのでご参考にどうぞ。

参考URL:http://member.nifty.ne.jp/akaoka/faq/tide990511/ …

この回答への補足

ありがとうございます。地球-月系の重心の周りを公転しているのですね。月側と裏側との持ち上がる量は同じなのでしょうか?

補足日時:2000/12/19 16:47
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 #5の補足見ました。


 粉末でも同じです。でもそれどころか、実はこの大地も膨らんだりもとに戻ったりしています。この潮汐力の効果が顕著に現れているのが木星の衛星イオです。イオ・エウロパ・ガニメデ・木星間の潮汐効果によってイオが100mほども伸びたり縮んだりして加熱され、硫黄の火山が噴火したりしています。
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この回答へのお礼

親切な回答ありがとうございました。
やっとわかった気がします。

お礼日時:2000/12/21 15:33

もう少しわかり易い説明を考えて見ました。



月     表A  中心  裏B  
      |    地球   |
と並んでいるとき、月の重力は
表Aに G+d1
中心に G
裏Bに G-d2
がかかります。このとき、G、d1、d2はいずれも正で、左方向に動こうとする力とします。
地球の中心が固定されているとして、各地点からGを引くと表Aに d1
中心 0
裏Bに -d2 となります。
表Aは左方向へ動こうとしますが、裏Bは左方向への力がマイナスですので右に動こうとします。

詳しい値を出すためには、地球の重力や遠心力も考慮する必要はあると思いますが、潮汐力を理解するには相手の重力の働き方だけを考えた方が良いです。  
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この回答へのお礼

ほんとにありがとうございました。
長年の疑問が晴れました。

お礼日時:2000/12/21 15:38

 すみませんでした。

DESTINYさんの答えが正解です。悪い物理の先生に教えら納得していました。
 地球の引力に関係なく、地球の中心を平均の力の月との万有引力の働くところとすれば、その力は距離の2乗に反比例しますから、月に近い面では月の方へ、逆側では月から遠ざかる方向へ「潮起力」が働く。ということだそうです。地球の中心から、月の方向への地表面までの距離と逆方向の地表面までの距離はほぼ等しいので、働く力は反対方向に等しくなります。よって、同量の海水面の上昇が(地形などが同じなら)見込まれます。
 18世紀ニュートンのいわゆる「万有引力」の法則の中ですでに記述済みだそうです。
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 #1の補足見ました。

月側と裏側で海水が持ち上がる量は同じはずです。
 それとDESTINYさんのおっしゃる通り、それこそが潮汐力なのですが、公転による遠心力と月からの引力が釣り合った状態で、月と反対の方向に海水を持ち上げようとすると、月からの引力を打ち消してなお余る力が必要になりますよね。その正体が遠心力だと思うのですが、DESTINYさん、これでいいですよねえ。

この回答への補足

確認です。潮汐力とは、仮に海水が液体ではなく、粉末でも地球の反対側も膨らむという風に考えてよろしいのでしょうか。DESTINYさんの説明ではそのように理解したのですが・・・

補足日時:2000/12/20 08:51
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この問題は地球と月の合成引力のことを考えるとわからなくなってしまいます。

月に向いている側は地球の中心に向けた引力が最も弱くなるし、反対側は最も強くなるのですから。
これに関しては潮汐力を考える必要があります。
ある質量を持った天体からr離れたところに物体A、r+d離れたところに物体Bがあったとしましょう。この時、物体Aにかかる加速度の方が物体Bにかかる加速度よりは大きいということはわかると思います。もしA,Bが自由に動くことができるとすれば、AもBも天体には近づくのですが、天体に近いAの方がより早く動くために、AとBとの距離はどんどん離れていくことになります。
 このように天体からの距離の差によって、物体を引き延ばす方向に力が働くことを潮汐力といいます。
 太陽、地球、月は遠心力と全体の重力が釣り合っているために、近づくということはありませんが、地球表面に存在する海水は潮汐力のため天体に近い側と反対側が盛り上がるのです。
この潮汐力のため、遠い将来、地球が太陽に近づいたりすれば、地球は砕け散ることになります。この砕け散る限界を「ロッシュの限界」といいます。
それから、ブラックホールに物体が飲み込まれるとき、潮汐力により、物体は無限に引き延ばされるそうです。
 

参考URL:http://www.city.yokohama.jp/yhspot/ysc/tides.html
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 すみません 補足します。

反作用とは、地球の逆側でも月の引力も地球の引力も地球の中心方向となることをいいます。この合力が大きいのが、反対側となるのです。引力が大きいほど物を引っ張る力が大きいわけですから、地球の引力+月の引力がこの場合の合力になります。この力によって海水が引かれ、水位が高くなる訳です。(先ほどの海水のもどる作用というのは間違いです。)
 太陽との関係は大潮・小潮で同じ引力の合力を考えなければなりません。
 遠心力は関係ありません。
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 反作用つまり引きつけられた海水が元に戻るために起きます。


 以下のURTを参考にしてください。
 自転公転に関係するならば赤道付近は常に海面が高いはず。

参考URL:http://www1.sphere.ne.jp/aki-1ken/earth/tide.htm
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このようにして、世界の海は約1000年に一回の周期で掻き回されているんだそうです。

手元の資料はニュートン(株ニュートンムック)別冊「地球大解剖」でという特集号です。


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