月の自転と公転

月の自転と公転の日数が同じのようですが何故なんでしょうか？

No.1 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/03/31 20:35

現在の研究では、月は元々は地球の一部で、巨大な隕石が地球に衝突したときに

地球から離れた岩石の固まりだと考えられています。
ですから、元々は自転周期と公転周期が近いものだったと考えられています。

軌道の変化なので自転周期と公転周期に多少の違いがあったかも知れませんが、
周期が一致している方がエネルギーロスが少ないので、長い年月で今のように
ほぼ同じようになったのでしょう。
例えば、地球は自転周期がほぼ１日、公転周期が３６５．２４日とかなり違います。
そのため、地球の各地で引力の差が生じ、干満差が発生します。これは自転エネルギー
のロスになるので、この要因だけを見れば自転は遅くなってゆくでしょう。

この回答へのお礼

早速の回答をありがとうございます。参考にさせて頂きます。

お礼日時：2015/03/31 22:59

No.2 回答者： lupan344 回答日時： 2015/03/31 20:51

地球が月に及ぼす潮汐力によって、月の自転周期は公転周期に同期するらしいです。

（自転周期と公転周期の一致した状態が位置エネルギーが一番安定する為）
また、月は重量バランスがかたよっているらしく、重い部分が地球に向かっている事も原因みたいですね。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2015/04/02 08:25

No.3 回答者： kothimaro 回答日時： 2015/04/01 20:32

質問者さん、月の自転と公転の周期は同一です。

どうして、月の自転は公転と一致したのでしょうか。

地球から外に向かって飛び出そうとする月が、地球に向かって自由落下するので、月は地球の周りを公転しています。月はこの様に地球に向かって自由落下しているので、月の中の重い物質も軽い物質も同時に地球に向かって落下します。月の中に重い部分と軽い部分があったとしても、月が地球に同じ面を向ける力は生じません。

しかし、月には潮汐力が掛かります。潮汐力を説明します。月の直径はで3,474㎞あります。従って、地球に近い側と反対側では、地球までの距離が違う為に、掛かる重力加速度の大きさが異なります。地球に近い側の地球による重力加速度をa・反対側の地球による重力加速度をc・月の中心の地球による重力加速度をbとします。a>b>cなので、地球に近い側にはa－bの外側に向かう力が、反対側にはb－cの外側に向かう力が働きます。こうして、月には楕円体に引き伸ばされる力が働くのです。従って、この潮汐力は自由落下している月にも働きます。

そして、その潮汐力Ftは、次の通り計算されます。
Ft=2GMmr/R^3
G=万有引力定数=6.67384×10^-11m^3Kg^-1s^-2、M=物体Bの質量、m=物体Aの質量、R=物体AとBとの距離、r=物体Aの中心からの距離です。この潮汐力により、月は楕円体に変形されます。

そして、月が自転し地球に向ける面が変わると、月はきしみながら地球に向けた方向が長くなる様な楕円体に変形します。この変形に伴い物質が摩擦し、莫大なエネルギーを消費します。元々、月は公転よりも短い期間で自転していました。しかし、この潮汐力による月の変形に自転エネルギーが序々に奪われ、終には自転周期と公転周期が一致したのです。こうなれば、月は常に同じ面を地球に向ける形となるので、月自体はもう変形しません。従って、これ以上自転エネルギーが奪われることはないのです。

質問者さん、こう言う理由により、月は同じ面を地球に向けているのです。

この回答へのお礼

丁寧なご回答ありがとうございます。よく考えてみます。

お礼日時：2015/04/02 08:34

No.4 回答者： chiha2525 回答日時： 2015/04/02 03:50

月の内部も一様ではなく、重い軽いがあるんです。

なので重いほうが（地球の重力で）地球の方を向いています。地上でも、起き上がりこぼしというのでしたっけ、あれと同じです。

衛星には、月と同じように自転と公転が一致しているものが、多くあります。調べてみると面白いと思いますよ♪

この回答へのお礼

重い軽いの偏在の原因が気になります。他にもあるよですが理由は同じなんでしょうかね。疑問がどんどん湧いて来ます。ありがとうございました。

お礼日時：2015/04/02 08:39

No.5 回答者： zcbmadgj1 回答日時： 2015/04/03 07:46

地球に近い月の場合、地球の潮汐力を大きく受けます。

月の内部でも地球に近い部分と、遠い部分で、地球から受ける重力の影響が違います。
この力の影響で、月はラグビーボールのように変形しており、ラグビーボールのとがった部分を地球に向けています。月はもともと地球とは関係なく独自の回転速度で自転していたところが、地球の重力のせいで自転を抑える方向のモーメントが働きます。

こうして月は同じ方向をいつも地球に向けるようになったのです。