潮の満ち引き（大学1年力学）

質問

潮の満ち引きについて、月のある側とその反対側が共に満潮となる理由を定性的に説明してください。
その考察の土台として座標変換の考え方を用いるときは、それについても記載すること。

もしお分かりになる方がいらっしゃいましたらお暇な時でかまいませんので解説お願いします。

回答No.1

yokkun831 · ベストアンサー

地球-月公転系において，地球と月は相互の重心を中心としていずれもほぼ円軌道（正確には楕円軌道）を描いて公転し合っている。地球とともに動く座標系では，地表の物体に対する慣性力として公転による遠心力が現れるが，この遠心力は地球上どこでも回転半径が同じなので場所によらず一定で，月方向と逆向きになる。一方，地表の物体が受ける月からの引力は距離の２乗に反比例する万有引力であるから，月に近い側で大きく，遠い側では小さくなり，地球中心において遠心力とつりあっている。

以上の結果，月のある側では引力が遠心力に勝り，その反対側では遠心力が引力に勝る。この月による引力と公転による遠心力の差が潮汐力であり，月のある側でも反対側でも上空に向かう成分をもつ。この潮汐力を海洋水が受ける結果として潮の満ち引きが起こる。

という具合でしょうか。

お礼

ありがとうございます。助かりました。
一番初めにお答え頂きましたのでベストアンサーにさせていただきたいと思います。

回答No.3

auroray

先の御二方の回答で説明できているのですが、
これらの回答では質問者さんに伝わっていないのではないかと思うので、
蛇足ながらより簡潔に説明させていただきます。

まず地球と月のように、惑星とその衛星があるとき、
お互いに公転していることは知っていますよね。

このとき誤解されがちなのですが、
衛星が惑星の周りを周回しているのではなく、
衛星と惑星の両者が互いの系の重心を周回しているのです。

地球と月では地球の質量が月のものよりもとても大きいため、
系の重心は地球内部にあり、月が地球の周りを周回しているようになっているのです。
※同じように地球と太陽の質量もとても大きな差があるためにその系の重心は太陽の内部に位置しています。

そして、地球と月双方は系の重心を軸に周回しているため、
遠心力が働いています。
この遠心力によって、月の反対側が満潮となります。

また、月のある側では月の引力によって海水が月の方へ引っ張られ、
満潮になります。
（座標変換云々のことですが、先ほどの遠心力に関しては地球と月の２天体による系で考えていましたが、
月の引力を考えるときは地球の系で考えることになります。）

これが、月のある側とその反対側が共に満潮となる理由です。

まあ、Wikipediaで『潮汐』なんかで検索すると理解できると思います。

お礼

ありがとうございます。
お三方のおかげでより一層理解できたと思います。

回答No.2

RHCT

月が地球に及ぼす引力で説明します。まず(1)月の真下にある海、(2)地球（重心）、(3)月の真裏側の海の３か所で考えます。この３か所で受ける月の引力は距離の大小から、簡単に言うと(1)強い、(2)中くらい、(3)弱いです。そうするとそれぞれ月に(1)強く引き付けられる、(2)いくらか引き付けられる、(3)あまり引き付けられない。結果的に３か所の月への寄り方に大小ができ、真下と真裏に海水が集まっている感じがする。

お礼

ありがとうございます。