利用者:Mannbou05
宇宙談話室
[編集]皆さんと宇宙のことについて語らいませんか。
宇宙は途方もなくデカすぎて、現場へ行って確認できないことがたくさんあり、想像力が勝負！みたいなところがあります、物理学や生物学のように難しい理論はできなくても会話が成り立つようような、夢のような部分があります。みなさんどんどん発言し意見を交換しましょう。
その際ひとつお願いがあります。
このサイトにやってくる子供たちのために、むずかしい用語や表現を使用しないよう、できるだけ簡易なたとえば中学３年生が読んでも分かるような、かみ砕いた表現を心がけていただきたいのです。最近は理科離れが進んで、憂うことになっていますが、すこしでも理科好きの子どもが増えるよう努力してみませんか。私の理解力も概ねそんなものでしょうから…
潮汐
[編集]確認事項１．衛星軌道の速度
[編集]私たちの地球の海面のすぐ上をもし秒速7.9kmで走ることができると、空中に浮いていられます。
これは、地球を7.9km/秒で回るときに生じる遠心力が、引力と丁度同じ強さになりつり合ったからです。これ以上速く回るとだんだん上空に向かって地球から離れてゆきます。それより遅いと地球に落ちてきます。
このつり合う速度は、上空に行くほど遅い速度で可能となります。地球の場合１m上空なら5.8cm遅くなります、百m上空なら5.8m遅く、1ｋm上空なら58m遅く 7.842km/秒で突き進むことができるとその高さの所に浮いていられます。
海面の上空825kmの宇宙空間にある人工衛星は 7.46km/秒、101分で地球を一周します。
地球を24時間で一周できる高さが静止衛星軌道(赤道付近)で、高さは35,800km、速さは3.13km/秒となります。
月は38万km離れた所を27.32日で地球を一周しており、速度は 1.02km/秒です。
結局その距離の所に安定して存在するためには、内側に行くほど速く、外側に行くほど遅くなる定められた速度があることになります。定められた速度をはずれるとその場所に存在できないことになります。
太陽による地球の潮汐
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地球の北の上方から全体を眺めたものが図１とします。地球の自転は関係しませんので棚上げし、地球は一切自転していないとして考えればわかりやすくなります。
朱色の円が当初の赤道の位置を表します。地球と太陽の引き合う力をkとするとk×1/2の力がそれぞれの後ろに働き両者はつり合っています。
４カ月後には緑色の位置に来ますが、地球は自転しませんから、ＡＢＣＤは同じ場所にあります。
地球の移動は「ある決まっている速度」で移動しますが、それはＡＢＣＤとも全く同じ速度です。ここで問題が起きます。
地球の直径は12,756kmあります。ＡＣの間隔もそれくらいありますので、「内側に行くほど速く、外側に行くほど遅くなる定められた速度」になっていない。ということです。もし「ある決まっている速度」が地球の重心の＋ところにおいて最適であるならば、Ａでは「ある決まっている速度」より速くなくてはいけません。実際は遅すぎることになります。
そうすると太陽の方に落下しようとしますが、地球自身の引力のためそうはなりませんが、結局すこし軽くなったことになります。ここに水があれば盛り上がることになります。
つぎに、Ｃでは「ある決まっている速度」より遅くなくてはいけません。実際は速すぎることになります。
そうすると上空に飛散しようとします。、結局こちらもすこし軽くなったことになります。ここに水があれば盛り上がることになります。
「定められた速度」で回ると落下や飛散はしませんが、今度は軌道長が変わってきます。内側が先に行き、外側が後に遅れてしまいます。でも自身の引力で固まっていますからこちらも実現しません。
実際に「定められた速度」で回っている例が土星にあります。土星の輪の小岩石は衛星に流星がぶつかり砕けたのだろうと思われますが、砕石はそれぞれの位置に応じた定められた速度で土星を回りますので、長年の後かくも見事に散らばった輪になったと思われます。厚さが薄いのは別の理由によります。
確認事項２．月の公転軸は地球の中心ではない
[編集]地球と月が引力で引き合う力をｔとしますと、その距離を保つには、月の向こう側にt×1/2の力が働き、地球の後ろ側にt×1/2が働いていれば全体がつり合うことになります。
地球を回る月の遠心力がそのt×1/2を担い。地球の方は、月の公転の軸を地球の重心から少しずらすことで小さな運動をしてその半分を捻出します。地球と月の重量（質量）比は81：１ですので、大まかに計算して380,000km÷82=4,600kmほど月の方にずらせます。地球の半径は6,378kmですから、それでもまだ地球の中に存在します。そのところを仮に「軸点」と呼ぶことにします。
そこを軸にして地球は、月に対応はしますが回転をしない言ってみればフラフープの腰回しのような運動をして、その遠心力でさきほどのt×1/2を捻出します。この運動は星にはよくあることで「ゆらぎ」と言われています。地球の自転はこれらの事に関係しませんので棚上げしておきます。
月による地球の潮汐
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これは地球と月の関係を北の上方から眺めた図です。朱色の円が当初の赤道の位置を表します。地球と月の引き合う力をｔとすると t×1/2 の力がそれぞれの後ろに働き両者はつり合っています。
6.8日後（27.23日で一周する）には緑色の位置に来ますが、地球は自転なしですから、ＡＢＣＤは同じ場所にあります。
地球の移動は「さる決まっている速度」で移動しますが、それはＡＢＣＤとも全く同じ速度です。ここでも同じ問題が起き、同様の理由で Ａで水が盛り上がり、 Ｃでも水が盛り上がるのですが、ＢとＤがどうなのか。
ＢとＤでは、右向きt×1/2を発生させるための速度（加速度）の黒い小さな矢印がすべて直角で同じ方向に連なっている（Ｂと＋とＤ）ので、「衛星軌道の速度のところの内側でも外側でもなく」、「さる決まっている速度」で移動して問題は生じません。水も盛り上がりません。
太陽による地球の潮汐は全体の35%で、月によるそれは65%と何かで見たように思いますが…。
結局、潮汐の原因は「他の天体との周回につり合うために起こす遠心力が局部的に強くなるため」これで如何でしょうか。