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潮の満ち干きを起こすエネルギーはどこから？
- 潮の満ち干きを起こすエネルギーはどこから供給されるのでしょうか？地球の自転エネルギーが潮の満ち干き運動に変換されるという説もありますが、他の意見も存在します。
- もし、地球が自転するも月や他の天体が存在しなかった場合、海水は静止したままとなるのでしょうか？一方、地球が自転しないで月だけが地球の周りを回る場合、海水の動きはどうなるのか疑問とされています。
- 潮の満ち干きに関するエネルギー供給源に関しては諸説ありますが、最も一般的な説は地球の自転エネルギーの変換だとされています。しかし、他の意見も存在し、まだ解明されていない部分もあります。
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一つだけですが、 やがて停止するではありません。 月と地球だけの関係で見た場合ですが（他の惑星の影響とか考えるとひどく複雑になるため）停止するのではなく、地球の時点周期と月の公転周期が一致した状態でそれ以降の変化はなくなるということです。潮汐も地球のある地点では常に満ち潮状態でその反対側では常に引き潮状態で固定されます。これについては月の公転面と地球の自転軸のずれについても同じで徐々に一致する方向に移行していきやがては一致するようになりそこで固定されます。 まぁ、実際は影響がごく小さいものではあるでしょうが地球内部のマントルの動きなどによる月の引力以外の重力の不均衡の影響でわずかな揺れは起こるでしょうけれど・・・ ちょっと乱暴ですが、ある球形の物体の一か所に磁石を付けて置きその球体の周囲に自由に回転できるように鉄製の小さなボールつけておきます。この状態で中心にある磁石付きの球形の物体を回転させると、自由に回転できるボールは次第に中心で回転する球体の速度に近づきやがては一致します。このような装置を作ったとして摩擦を完全に無視できるとしたら、どうなるでしょう。中心部の球体の速度は徐々に遅くなり周囲のボールの速度は徐徐に速くなり双方が一致したところで、そのままの状態で回転を続けるでしょう。 止まるのではなく周期が一致したところで安定するのです。
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- sailor
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はい、その通りです。 もしも地球が均一な鉄球のような物であれば地球の自転エネルギが月の公転を加速させるようなことは起こりませんが、地球には海という大量の水があります。月の引力によって引き寄せられた水は地球の引力に部分的な不均衡をもたらしますが、この不均衡な引力は地球の自転に伴って移動していきますので、それに引かれて月に公転の加速を行う方向で力が伝わるのです。 質問者様が仮定した地球が自転していない場合でも同じです。海水が月の引力に引かれて移動することで地球に回転力を与えます。いずれの場合も地球の自転周期と月の公転周期が一致するまで変化を続けます。
お礼
さらなる回答をいただき感謝いたします。 結論として、海水が移動するのものであるが故に引力の不均衡や強弱が発生し、月の公転運動に影響を与え、それがまた潮汐に影響を及ぼす。公転・自転運動は潮汐により熱エネルギーに変換されやがては停止してしまうということでよろしいでしょうか？ 幾度もの質問をいたし恐縮であります。
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
すみません。書き忘れました。 もし地球が自転せず月が公転していた場合は、最初は月の公転周期に合わせて潮汐現象が現れるでしょう。地球の軌道が周期的に変化することも同じように起こるでしょう。 ただし、これは徐々に変化します。この場合では月の公転のエネルギによって地球に回転が与えられることになるので、地球は月の公転の方向へ徐々に自転を始めます。そして月野公転周期と地球の時点周期が同期したところで変化は止まりますし、月と地球の距離は少しずつ縮まることになりますが、同期する前に地球の周回軌道を保つための遠心力を失うことになり月が落ちてくることになるでしょうね。
お礼
回答いただき感謝いたします ＞月の公転のエネルギーによって地球に回転が与えられることになるので、地球は月の公転の方向へ徐々に自転を始めます。 No5での疑問と重なるのですが、月の公転エネルギーで地球に回転を与えるにはエネルギーの移動が必要になます。いかにしてエネルギーの移動が行われたのでしょうか？ 引力がエネルギーを移動させたということでしょうか？
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
はい、凡そ正しいのですが少し違いますので説明をしますね。 実は、地球のできたころの自転速度は1日が8時間ほどと、今よりもはるかに短かったのです。そして月と地球の距離も現在の1/4程度ととても近い位置にあったのです。現在の位置に移動した原因は地球の自転のエネルギーで月の公転速度を速めたことによります。月が地球の海水を引っ張る時には当然ですが地球の海水も月を引っ張ることになりますが、地球の自転周期は月の時点周期よりも早いため海水は海底面との摩擦などの力で引っ張ている月よりも速く地球の自転方向へ移動しようとします。この力が月の公転速度を地球の自転方向へ向けて加速する力となります。実際に月との距離や互いの自転周期や公転周期は極めて正確に測定されていますが、月と地球の距離は年間数センチ程度の割合で遠ざかっていますし、地球の時点周期は遅くなる傾向にあり月の公転速度は速くなる傾向にあります。ただし、月の公転周期と地球の自転周期が一致するまではこの変化は続きますが、それ以降はその状態を保つことになり、どちらかが止まるということはありません。この状態になると常に同じところが満潮になるという状況になります。まぁ、実際そこまで月が離れてしまうと、地球の自転軸自体が大きく狂うことになりますので潮汐現象どころの話じゃなくなるでしょうけどね。 地球の自転軸が安定しているのは月というおもりがあるからなんですよ。月がなく単純な球形の回転であった場合、自転軸はどの方向であっても全く差がなくなってしまうので、ちょっとした外乱で簡単に向きが変わってしまいます。実際にある程度の質量の衛星などを持たない惑星では（例えば火星とか）過去に自転軸が90度以上ずれて横倒しの状態にまでなってしまったことがあると推察されるものもあります。地球の自転軸も必ずしも固定されているわけではなく、月の公転面が地球の自転軸とは5度ほどずれている影響や他の惑星の運行による影響などで歳差運動（回転するコマが首を振る運動）をしています。 まぁ、専門家でもなしそれほどの知識もないので私にわかるのはこの程度までということで悪しからず。
お礼
詳細な回答をいただき感謝いたします。 ＞現在の位置に移動した原因は地球の自転のエネルギーで月の公転速度を速めたことによります。 地球の自転エネルギーを月に移動する媒介となるのが引力という考えでしょうか？ 月の公転速度が速まったことは地球の自転速度が遅くなったことを意味する。即ち地球から月へのエネルギーの移動が行われたという解釈になると思うのですが。
- chiha2525_
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＞潮の満ち干きを起こすエネルギーはどこから供給されるのですか？ 他の回答にあるように、他の天体（実質は月と太陽）の重力で起こります。 地球が月を引っ張るとき、月も地球を引っ張っているのです。 なので潮の満ち干きに地球の自転は、関係ありません。 では何故、地球の自転がセットで語られるかと言うと（リンク先は見てないのですが）、月の”加速”と関係があるためです。 上に書いたように月に引かれて海水が（月側に）引っぱられますが、地球の自転により引っぱられれた海水が少し横にずれます。この少し横にずれた海水が引く引力（重力）分だけ、月がそちらに引っ張られて加速しているのです。ロケットを宇宙に上げる際にロケットを加速するように、月も加速すると少し地球から遠ざかります。おおよそ１年に４ｃｍくらい遠ざかってるようです。 この『月が地球から遠ざかっている理由』ってのが、かなり分かりにくいのですが、これの説明のために潮の満ち干きや地球の自転がセットで使われます。
お礼
回答いただき感謝いたします 潮の満ち干きのエネルギーが天体の引力によって得られるのなら、このエネルギーは永遠に得られるものなのですか？ それとも、月の公転エネルギーが潮の満ち干きのエネルギーに変換され、やがては公転運動が停止するという解釈でしょうか？ 引力=エネルギーではないと聞いておりすまが… もし、地球が自転せず静止したままで、月だけが地球の周りを回っていたら海水はどうなりますか？
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
回答というよりもおまけですが、地球は太陽を中心とする円に極めて近い楕円軌道をとっていますが、実は月の引力によって月のある方向にかなり引っ張られていて地球の中心を追いかけて軌道を描くと波打つような線を描きながら軌道を回っています。もちろんですが地球の進行方向側に月がある時は公転速度が加速され、反単位にある時は減速されます。 普通に太陽系内で地球の軌道を描くときは滑らかな円に近い楕円形で示されることが殆どですが、実際は普通に描かれる軌道を中心に内外にはもちろん前後にも月の方向に引かれて揺ら揺らと揺れながら回っているのです。現在の月と地球の距離と互いにの質量の関係から計算すると月の方向の3600ｋｍほど地球自体が揺れながら好転しています。また、月野公転面は地球が太陽を回っている横転面から約5度ほど傾いていますので、地球の南北の方向にも少し揺れながら回っているのです。
お礼
回答いただき感謝いたします 潮の満ち干きのエネルギーが天体の引力によって得られるのなら、このエネルギーは永遠に得られるものなのですか？ それとも、月の公転エネルギーが潮の満ち干きのエネルギーに変換され、やがては公転運動が停止するという解釈でしょうか？ 引力=エネルギーではないと聞いておりすまが… もし、地球が自転せず静止したままで、月だけが地球の周りを回っていたら海水はどうなりますか？
- SPROCKETER
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潮の干満は太陽と月の潮汐力によって起こっている現象です。 地球が自転していて、太陽や月が存在しなかったら、潮の干満は起こらないでしょうね。 地球が自転しないで、月だけが地球を公転していたら、月の潮汐力の範囲で潮の干満が起こるでしょう。なお、太陽の潮汐力で昼側に海水が引っ張られるので、太陽と月が同じ方向にいる時が大潮になります。 ところで、地球の海も氷河も平均して３～４kmぐらいの深さしかありませんが、系外惑星では桁違いに深いものが多いようで、地球のように陸と海に分かれている天体は、太陽系では土星の衛星トリトンと冥王星ぐらいです。（トリトンはメタンの海、冥王星は氷の海。） 系外惑星にも海がある例があるそうですが、桁違いに深過ぎて、陸地が無い惑星が多いようです。 平均的な系外惑星の例から考えると、地球の海や氷河は厚さが数千キロもあるはずで、木星や海王星のような惑星でないとおかしいのですが、何らかの理由で海や氷河が浅いようです。
お礼
回答いただき感謝いたします 潮の満ち干きのエネルギーが天体の引力によって得られるのなら、このエネルギーは永遠に得られるものなのですか？ それとも、月の公転エネルギーが潮の満ち干きのエネルギーに変換され、やがては公転運動が停止するという解釈でしょうか？ 引力=エネルギーではないと聞いておりすまが… もし、地球が自転せず静止したままで、月だけが地球の周りを回っていたら海水はどうなりますか？
- notnot
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独自の説をお持ちの人もいるようですが、 満潮・干潮は、月および太陽が、海水および地球自身に引力を及ぼすためです。 月の方向に、月側の海水が引かれるために、満潮になります。 月の反対方向は、地球が月側に引かれるために、海水が月と反対側に取り残された形になり、こちらも満潮になります。直角方向が干潮です。 月だけで無く太陽についても同じ事が言え、太陽による潮汐があります。ただ、月の方が太陽より軽いのですが、地球に近いため、月からの影響の方が大きくなり、実際の満潮は月の方向と月と反対方向に起こります。 地球と太陽と月が一直線に並ぶ新月と満月だと、月と太陽の両方の力がプラスされて大潮になります。太陽と月が地球から見て直角になった場合、つまり上弦の半月、下弦の半月のときは、月による潮汐と太陽による潮汐が打ち消し合って、小潮になります。
お礼
回答いただき感謝いたします 潮の満ち干きのエネルギーが天体の引力によって得られるのなら、このエネルギーは永遠に得られるものなのですか？ それとも、月の公転エネルギーが潮の満ち干きのエネルギーに変換され、やがては公転運動が停止するという解釈でしょうか？ 引力=エネルギーではないと聞いておりすまが… もし、地球が自転せず静止したままで、月だけが地球の周りを回っていたら海水はどうなりますか？
お礼
たくさんの回答をいただき感謝いたします。 ＞満ち潮状態でその反対側では常に引き潮状態で固定されます ＞止まるのではなく周期が一致したところで安定するのです。 ご説明に納得いたしました。 丁寧で解りやすい回答をいただき本当に助かりました。 改めて御礼申し上げます。