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潮の満ち引き

潮の満ち引きは、月の重力のために起こる」というのは結構の人が知ってるんじゃないでしょうか。

でもそこまでの知識があったとして、実際どうやって起こるのか、ちゃんと説明出来る人は少ないんじゃないかと思います。

月に近い海面が、月に向かって引っ張られる、だけではダメなんです。なぜかと言うと、満ち潮は1日に2回起きるから。この説明だと、1日に1回しか起こらないはずですね。


ちょっと、前このブログでした話に戻ってみます。(関連記事はこちら→「無重力」状態って?質量?重力?(前半)質量?重力?(後半)

地球の上空から、エレベーターを真っ直ぐに落としたとします。すると、中にいる人は、無重量状態を体験することになります。(空気抵抗を無視した場合)


↑のように、エレベーターの中にボールを浮かせたとすると、どれもその場を動かずにいるわけです。


でも、これが全てじゃないんです。もし、エレベーターが地球と比べて巨大だったらどうなるでしょうか?


エレベーターの中に浮かせたボールは、地球の中心に向かって重力で引っ張られます。という事は、右のボールは左側に、左のボールは右側に向かって引っ張られるわけです。

さらに、地球に近い方が重力は強くなるので、下のボールは上のボールより強く引っ張られることになります。


という事は、少し時間が経つと、ボールの位置関係は↓こう変わるんですね。



重力の強さが一定ではない場合には、フリーフォールしているエレベーターの中でも重力があることが分かるんです。

エレベーターの中のボールに働いている、左右を狭め、上下を広げるような力を、潮汐力と言います。


なぜそういう名前がついたのか。上の絵の星が、月だと想像して下さい。エレベーターは、地球です。月と地球の間には重力しか働いていないと考えて問題ないですから、地球は月に向かってフリーフォールしているんですね。(月も地球に向かってフリーフォールしています)

ということは、月の重力には、幅を狭めて、長さを引き伸ばす働きがあります。

地面は固いので、この力によって曲がるようなことはありませんが、水はある程度自由に動けるので、月に向かった部分とその反対側では、水面が膨らんで満ち潮になっているわけです。そしてその中間では、水面は地面に向かって押し付けられて引き潮になります。

これなら、1日に2回ずつ、満ち潮と引き潮がある事が説明出来ます。月との位置関係も、観測とちゃんと一致します。


ところで、これを自分で考えても分からなかった、と言っても全然恥ずかしい事はないです。17世紀にアイザック・ニュートンが現れるまでは誰にも分かっていなかった事ですから。

例えばガリレオは、地球が動いているから水が影響を受けるのだと考えていたようです。潮の存在が、地動説の根拠になると考えていたようですが、無理がありました。

テーマ : 物理学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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No title

これおもしろい。Susskindさんの本のHolographicの本にも潮汐力でてくるけど、これも同じかな。なんか違うなあ。

ken yokoyamaさん

潮汐力というと、本当は重力場が一定でないことから来る力全般の事ですね。どういうコンテクストで出てきたんでしょう。一般相対論の話の中だとは思いますが。

潮汐力といえば

同じくサスキンドの「ブラックホール戦争」には、「巨大ブラックホールの潮汐力は実は大したことがない」という話がありました。

はたけさん

質量が大きければ大きいほど、潮汐力は小さくなるんですよね。ちょっと意外な結果です。

ken yokoyamaさんが思い出したのと同じ部分かもしれませんね。どうでしょう?
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プロフィール

アシュリー

Author:アシュリー
カリフォルニア州バークリー在住、元スポーツジャンキーのアシュリーです。

今観るスポーツは、アーセナル(サッカー)とグリズリーズ(バスケ)、あとテニス。

専門の物理ネタ以外にも、色々書いていくつもりです。

Twitterをハンドル名Inoueianでやっています。

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