月の自転について

昔から不思議に思っていた「月は自転しているのか」「なぜ地球に同じ面を常に見せているのか」
という疑念に対して、ネットで調べていたところ、2007年の「goo教えて」に色々質問と回答が
あったので参照させて頂き勉強になりました。
しかし！なぜ月の自転と公転周期は同じなのでしょう？！専門用語では「シンクロ」と呼んでいる
ようですが、そんな偶然どうして起こったのでしょうか？1説によると月の内部の地球側に重心が
あって振り子のように重い面が地球側に傾いているのでいつも同じ面を見せていると説明されて
いました。重心があるのなら（→本当かどうかは分かりませんが・・）質量の大きい地球側に
引っ張られていても仕方ないと思いますが、それなら「自転」しているという表現はおかしく
ないですかね？
「引っ張られる中心に対して同じ面を見せながら公転している」が正しいんじゃないでしょうか？
引力と遠心力のバランスもこれで説明つくと思いますが・・・。
私は「自転」「公転」の言葉の定義に無理があるのだと思います。
なぜなら「公転」ありきで且つ同じ周期で「自転」している、という論理ですよね。
太陽は公転していないけれど自転してますよね？
もし仮に月が公転していなかったら・・・。同じ場所で27日で自転しているんでしょうか？
公転と自転の周期が同じ？？？・・・そんな偶然？あるんでしょうか？
（他にもそんな天体があるんでしょうか？）
太陽系も銀河系の中を回転しながら回っているのかもしれませんが、それぞれ違った周期で回転
しているのが自然に感じますが・・・。

月のような場合は本当に「自転」と言うのが正しいのでしょうか？
もし正しいとしたら、この広大な宇宙で「シンクロ」などと呼べる偶然が起こりうるのでしょうか？
モヤモヤ・・・。

質問者からの補足コメント

• ご教示頂いた潮汐力という理論が大変難しくて私にはなるほど、素晴らしい！に
  留まってしまいますが、科学の素晴らしさに触れられたことに大変感謝しております。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/10 15:33

No.2 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/04/10 09:42

もちろん月は自転していますよ。

自転していないと
　 ←△　↑
△　◎　△
↓　 △→
と、月の顔が変わる。

>専門用語では「シンクロ」と呼んでいる
　実に馬鹿らしい。「物が落ちるのはなぜ?」と聞かれて「低いほうがポテンシャルが小さい」と答えるようなもので、難しげな言葉で言い換えているに過ぎない。そんなの科学ではない。「同期(シンクロ)しているのはなぜ?」と聞かれて「シンクロ(同期)している」と答えて、それを見て「なるほど」とは・・・。専門用語を持ち出されてフムフムと素直に聞いては煙にまかれたらダメです。
　衛星と惑星の同期は、火星とフォボス・ダイモス、木星のイオ・エウロパ・ガニメデ・カリスト、土星のタイタンなどにも見られます。
　これが偶然とは考えられない。

>1説によると月の内部の地球側に重心があって振り子のように重い面が地球側に傾いているので
>重心があるのなら質量の大きい地球側に引っ張られていても仕方ないと思います
　遠心力も重いほうが大きいのでこの説明はおかしいのでは?

　かといって
>重心があるのなら「自転」しているという表現はおかしくないですかね？
　おかしくはないです。自転自体は重心を中心に回るのですから、コマだって重心がずれていても回る。だけど止まるのも早い---ここにヒントがある。

>「自転」「公転」の言葉の定義に無理があるのだと思います。
　自転とは自らの重心を軸に回転すること。公転とはふたつの天体の重心を中心に回転することですから、無理はないです。それぞれを公転・自転と呼ぶ単に定義ですから。

>なぜなら「公転」ありきで且つ同じ周期で「自転」している、という論理ですよね。
　いいえ、公転も自転も回転運動ですから、互いに関係はありません。
　しかし、互いの距離が小さい場合は同期してしまいます。なんと、冥王星とカロンは公転速度も自転速度も同期していますから、カロンは常に同じ面を冥王星に、冥王星は常に同じ面をカロンに向けています。
　ちなみに地球も50音年たてば、地球の自転速度は月の公転速度に一致して、常に同じ面をつきに向けることになると予想されています。月は常に日本の上空にありアメリカ東海岸からは月は永遠に見ることができないとか・・・

>太陽は公転していないけれど自転してますよね？
　銀河の中心を軸に公転しています。


　元々地球と月ができた当時は同期もしていませんし、距離ももっと近かった。

　速度を一致させようと、何かが足を引っ張っているということです。

　運動量保存則を聞いたことがあるはずです。これは角運動量も含みます。同じ速度で飛んでくる野球のボール、「体重の重いピッチャーの玉は飛ばない」と言われますが、これも、体重の大きいピッチャーは球に与えられる運動量が大きい、その大きい分は角運動量として保存されているために、球速は同じでも角運動量が異なる。そのためにバットに当たっても角運動量がバットに移動して玉が飛ばない。

　大きさを持った物体が、互いに共通の公転すると、ひとつの天体の表裏でその重心からの距離が異なるために潮汐と言う現象が起きます。
　大潮小潮、満潮引潮という現象を知らないことはないでしょう。これは海水だけではなく天体を構成する岩石--天体自体にも起きていることは想像できますよね。
　変形すると、潮の満ち干などに変わり最終的に熱エネルギーとして消費されます。---磨耗瓶に水を入れてかき回すと温度が上昇する実験をしませんでしたか???
　消費されれば減ります。---当たり前です。----そのために自転速度や公転速度にブレーキがかかります。正確には角運動量が消費される。

　そのために、原始の地球と月の自転速度と公転速度は同期するように減少し、そして距離は遠くなるように変化してきました。月は地球による潮汐が起きない。

　以上、あなたにとって既知の理屈で説明できます。
・公転、自転とは　角運動量
・運動量保存則
・潮汐
　科学と言うのは、不思議と感じたことを説明する手段です。密接に結びついています。
　⇒自転と公転の同期 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E8%BB%A2% … )

この回答へのお礼

ご教示ありがとうございます。
前述のご教示の方にも御礼を申し上げましたが、自転、公転がそのような言葉の
定義なのでその自然現象に対してその言葉で理解するのが一番ですね。
科学の神秘にはいつも心躍らされます。
他の惑星-衛星でも同じ現象があるとは驚きでした。シンクロという言葉ひとつで
自転も公転も同じ周期、と片付けるのはご教示の通りもったいないですね。
同周期になるのは角運動量、運動量保存の法則というのは大変勉強になりました。
ちなみに理解不足を指摘されるかもしれませんが、同じ面を見せている、という点で
（最近のアメリカの1説をお借りすると）、月が地球に衝突してから最初は少し回転しながら
公転していたところ、地球に衝突した面が沢山物質がくっついたせいで重くなったとしたら
慣性の法則によって向く面が安定して止まったと考えられるでしょうか。
素人的な疑問で恐縮です。

お礼日時：2015/04/10 15:15

No.1 回答者： Faye-15 回答日時： 2015/04/10 08:33

確かに、一般的な意味での自転をしているわけではないと思います。

ただ、定点から見て天体自体が一回転している現象を表す言葉が「自転」しかありませんので、このように表現するしかないと思います。

＞「引っ張られる中心に対して同じ面を見せながら公転している」が正しいんじゃないでしょうか？

言葉遊びに過ぎない問題だと思います。それではなぜ「引っ張られる中心に対して同じ面を見せ」ているのかという疑問が出てきます。
そのときでも「定点から見たら月自体が一回転しているので、月は自転している」という結論が言えるでしょう。

＞もし仮に月が公転していなかったら・・・。同じ場所で27日で自転しているんでしょうか？

それはわかりませんが、少なくとも公転周期に関係なくなりますので、２７日という数字には意味がなくなるでしょう。

そもそも月の重心が偏っているのは月の構造物が地球の引力に引かれているからと考えるのが普通でしょう。その原因としては詳細はわかりませんが、月の成り立ちの有力な説として、原始地球に小惑星が衝突したことで分裂したものということに関連していると思います。その際に原始地球の引力に月の重い元素が引かれたために重心の偏った天体になったのではないかと思います。
そのため、月が地球に同じ面を見せ続けているというのは「月が特有の構造をしている上で、地球の重力に捉まっていることによる特有の現象」であるのではないでしょうか。

たとえば月が宇宙空間で単独で誕生した後に地球の重力につかまったりして、重心が普通に中心にある天体であれば、例え地球の衛星軌道にあったとしても公転周期とは違う周期で自転していた可能性は十分に考えられます。

この回答へのお礼

ご教示ありがとうございます。
自然現象に人間の作った言葉をあてはめているから分かりずらいのですね。
確かに公転を上から見た時は「自転」（定義として）していないと３６０°
月の面が見えてしまいますよね。
私もアメリカの新しい学説（月が地球に衝突した）のニュースを見て疑念が
再燃してしまったところです。
ありがとうございます。

お礼日時：2015/04/10 14:57