潮の満ち引きはどうして起こるの?月の引力とその関係

2018年9月7日身の回りの科学

海に行くと、不思議なことがたくさんあります。

川と違い海の水は舐めるとしょっぱかったり、川よりも海の方が体が浮きやすい。

また、良く晴れた日に見る海はとても美しい青色であること。

いったいなぜなのか?

このようにたくさんの不思議に出会えるはずです。

そして、そんな不思議の一つに潮の満ち引きがあるのではないでしょうか?

朝、海を見た時と昼見た時、そして夜見た時の海の水位は同じではないはずです。

時間によって海は色だけでなく、姿自体も変えています。

さっきまではここまで水が来ていなかったのに、気付けば足がつかるくらい水が来ていたり、岩場に取り残された海の生き物たちを見つけたりすると、さらに潮の満ち引きを感じることができるはずです。

このような潮の満ち引きのことを「潮汐」と言います。

では、なぜ潮汐は起きるのでしょうか?

答えは、地球が周ることによって生まれる遠心力と月と太陽の引力によって潮汐は引き起こされているのです。

今回は潮汐について解説していきたいと思います。

1.遠心力

水の入ったバケツを持って思いっきり回してみて下さい。

バケツが自分の頭上を通過した時、水は自分に向かって落ちてきましたか?

回転速度が遅ければ、バケツに入っていた水によって、あなたはびしょびしょになりますが、ある程度まわすスピードが早ければ、ぬれずに済むはずです。

なぜバケツが逆さまの状態でも水が落ちてこなかったのか?

それは、回ることで遠心力という力が生まれているからですよね。

水はバケツの底の方向へと力がかかっているため、頭上でも落ちてはこないのです。

では、地球はどうでしょうか?

地球も宇宙規模で見ると、太陽の周りをぐるぐると周っているではないですか。

つまり、外側へ向けて力、遠心力がかかっているということです。

実はこの遠心力のせいで海の水は引っ張られ、水位が上がっているわけなのです。

ただし、地球上のものがこの遠心力で飛ばされてしまわないのは、地球が私たちや地球上にある物体全てを引っ張ってくれている、つまり重力があるからです。

飛ばされてしまったら大変ですよね。

では、潮汐が起こる原因であるもう1つの月と太陽の引力とはなんなのでしょうか?

2.引力

ニュートンが木から落ちるりんごを見て閃いたというお話は有名ですよね。

この話が本当なのかどうかの真意は実は良く分かっていないらしいのですが、それはさておき、彼は全ての重さがある物体にはお互いに引き合う力が働いているという万有引力を唱えました。

ニュートンが生きた時代にはすでに地球が物を引き付ける力がある、つまり重力のことは知られていましたが、地球以外の星や重さをもつすべての物質にもその力が働くとは誰も思っていなかったのです。

私とあなた、あなたと友達、あなたとりんごなどなど、全ての重さを持つ物質には引き寄せる力が働いているというわけですね。

確かに、今では当たり前かもしれませんが、突然わけのわからないことを言い出したと昔の人は思うかもしれません。

また、この引き寄せる力は重さが重いほど働き、地球はもの凄く重いので、私たちを地上に引き付けてくれているというわけです。

では、地球の近くにあるとても重いものはなんでしょうか?

車やブルドーザー?ビルですか?いやいやもっーーーともっと重いものがあるはずです。

そうです!それは月ですよね!

地球の近くには月が周っています。

近いといっても私たちの感覚では近くはないですけどね。

この月も、もちろん重いため地球へ引力が働いているのです。

その引力が海の水を引き付け、水位を上げているのです。

また、太陽ももちろん重く大きいため、その引力は大きいのですが、距離がなんせ遠いので、月ほどの影響はありません。

しかし、太陽と月が1方向に重なった時には、通常より水位があがる大潮になるのです。

逆に垂直方向にあった時には潮の満ち引きの差は小さいものとなります。

このように月と太陽もまた、海の水位を上げる原因というわけですね。

3.地球の自転

海の水位は地球が周っていることによる起きる遠心力と、月や太陽の引力によって上昇することはお分かりいただけたかと思います。

これにさらに地球が自転しているということをプラスすれば、潮の満ち引きが起こることが分かります。

地球は周っていますが、自転もしていますよね。

つまり、力が働く場所は変わるということです。

また、月や太陽の位置もある地点からみたら地球の裏側に行ったり、真横にきたり、真上に来たりとなるはずです。

このおかげで潮汐は起きているというわけですね。

ただ、あくまでもこれは大きな理由の1つにすぎません。

海の流れ、海の水温、大気圧、岸の形状などの様々な影響も受けています。

もちろん海の水自体の量も影響していますよね。

4.さいごに

海を見る時、太陽や月が今どの位置にあるんだろうだなんて考えるともっと面白くなってくるかもしれません。

また、原因は1つではなく、様々な物の影響があるはずです。

海岸の形や、気温、水温、その日の天気でどう変わるのだろうか。

そんなことを観察するのも自由研究の課題にもなるかもしれませんね。

特に自然現象は複雑なので、色々と考えてみるのも私はとても面白いと思います。