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潮汐

中

よみ方

ちょうせき

英 語

tide

説 明

大きさを持った天体が別の天体から重力を受けるとき、重力の大きさが場所によって異なる。これが原因で天体表面の海や天体自身の形状が変化することを潮汐という。また潮汐の原因となる、天体の各部分に働く重力と天体の重心に働く重力との差のことを潮汐力と呼ぶ。
地球の場合、主として月と太陽から潮汐力を受けている。潮汐力の大きさは、重力を及ぼす天体の質量に比例し、その天体との距離の3乗に反比例する。地球の場合、太陽から受ける潮汐力は月からの潮汐力の約半分である。地球の自転に伴う潮汐力の変化により、ほぼ1日に2回の潮の満ち干が起きる。
潮汐力を受けて変形した惑星から受けるトルクにより、衛星の軌道半径は変化する。衛星の公転角速度と惑星の自転角速度が等しくなる軌道半径(共回転半径)より内側では衛星軌道半径は減少し、外側では増加する。同じ効果により惑星の自転角速度も変化する。一方、惑星近傍を公転する衛星の場合、衛星表面の惑星に近い側と遠い側で惑星から受ける重力の大きさに差があるため、衛星は惑星から潮汐力を受ける。このため、衛星の自転角速度は公転角速度に近づくように減速または加速される。惑星近傍の衛星の多くでは潮汐作用の結果、両者が一致し、衛星が惑星に対して常に同じ側の面を向ける状態となっている。これを潮汐ロックと呼ぶ。また衛星が楕円軌道上にある場合、潮汐力により衛星内部は加熱され(潮汐加熱)、衛星軌道の離心率は減少し円に近づく。惑星のごく近傍では潮汐力の効果により天体が破壊されうる(ロッシュ限界)。
潮汐作用は惑星-衛星系に限らず、中心星の近傍を公転する太陽系外惑星のほか、星団や銀河同士の重力作用においても重要となる。潮汐摩擦も参照。

2018年10月03日更新

関連画像

* 潮汐摩擦が地球の自転にブレーキをかける潮汐ロックの仕組み(月の公転面に垂直な方向から見た図)。潮汐力(白矢印)は地球のそれぞれの場所での月による重力(黒矢印)から、地球の重心に働く重力(二つの黒矢印の平均)を差し引いたもの。太陽の影響は無視し、海水の形状と角度は誇張してある。
浜野洋三「自然災害と地球の仕組」、シリーズ現代の天文学 第1巻、岡村・池内・海部・永原編『人類の住む宇宙』第2版 6.3節 図6.25(日本評論社)