月が地球から遠ざかる理由 逆に言えば昔はもっと近い距離にあった？

2011/4/26：
●月が地球から遠ざかる理由 ポイントは「潮汐作用」
●逆に言えば昔は月と地球はもっと近い距離にあった？


●月が地球から遠ざかる理由 ポイントは「潮汐作用」

2011/4/26：なぜ落下しない？人工衛星が地球に落ちてこない理由で触れた「なぜ月は逆に地球から遠ざかっているのか」という話。

　月　Wikipediaによると、月の重力は地球に影響を及ぼし、潮の満ち引きを起こします。これを「潮汐作用」と呼ぶようです。

　「なお、太陽も潮汐作用を起こし、地球に及ぼす潮汐力は、月のそれより格段に大きい質量を持つが、遠距離にあるため、月の力の半分程度である」とありましたが、それでも大きいですね。

　この潮汐作用、もう少しわかりやすくと思って、潮汐　Wikipediaを見ると、以下のような説明がありました。

月の真下の海面では、月に近いため、地球の重心より強い重力場が働いており、より強く月にひきつけられている。逆に、月の反対側の海面では、地球の重心より弱い重力場しか働いていない。そのため、残りの地球のほうがより強く月にひきつけられ、海は取り残される。これらの位置では、上向きの潮汐力となる。

また一方で、その中間、つまり月から90°離れた位置の海面は、月から見て斜め方向であるため、重力場はわずかに地球中心向きの成分を持つ。このため、下向きの潮汐力が生まれる。なおこの潮汐力の大きさは、月の直下および反対側で受ける潮汐力のちょうど半分である。

月のある側の海水面が上昇することは理解できても反対側の海面が盛り上がることは理解しづらいが、直感的には次のような説明で納得できる。一直線に並んだ月－海水の塊－海水の無い地球塊－海水の塊を考える。回転運動では地球は常に月側に自由落下しているから、落下速度は月側の海水塊が最高で、地球塊が中間、月の反対側の海水塊が最低となる。よって地球塊から見ると、月側とその反対側の海水塊は共に地球塊から遠ざかることになる。地球塊は重力で海水塊を引き付けているので海水が地球から離れることはないが、その分海水が盛り上がる。

　「月の反対側の海面」の話がよくわからなくて何度か読み直しましたが、自由落下方向に働く重力が相対的に弱いので、ちょっと動きについて行けてないといった雰囲気なんでしょうか。

　正直よくわからなかったものの、話が進まないのでわかったことにして、月　Wikipediaに戻ります。

　月の潮汐作用は、主に海洋と海底との摩擦（海水同士、地殻同士の摩擦などもある）による熱損失から、地球の自転速度がおよそ10万年に1秒の割合で遅くなっているそうです。これは自転に使われているエネルギーが、ほんの少しずつ摩擦に使っているので、だんだん減っていっていく…といった感じでなんとなく捉えました。

　そして、「重力による地殻の変形を介して、地球-月系の角運動量は月に移動しており」とあったのですが、これまたよくわからないんですよ。角運動量については一応Wikipediaを読みましたが、完全に嫌になって降参しました。


●逆に言えば昔は月と地球はもっと近い距離にあった？

　わからないことだらけだったのですけど、とにかくこれらの理由により、月と地球の距離は年間約3.8cmずつという、本当にごく僅かではありますが、離れつつあるそうです。

　そして、この角運動量の移動は、地球の自転周期と月の公転周期が一致（約47日、現在の1日で言う47日？）するまで続くと考えられています。ただ、そこに至るまでにはおよそ500億年を要するそうです。気の遠くなる話ですね。

　おもしろいのが、逆に言うと、かつて月は現在よりも地球の近くにあった、より強力な重力・潮汐力の影響を及ぼしていた、また地球および月は今より早く回転していた、と考えられていることです。

　サンゴの化石の調査によれば、そこに刻まれた日輪（年輪の日版）により、4億年程前には1年は400日程あった(これは当時の自転を1日としている？)ことがわかっているそうです。

　また、今よりもずっと強い潮汐作用（距離の3乗に反比例する）が働いており、大きな干満の差は海を攪拌して生命の誕生に寄与したり、進化に影響を与えていたのではないかと考えられているとのこと。

　ウェブを見ていると「月が遠ざかっていることは観測できていない」という主張もありましたが、サンゴの日輪なんかは一種の証拠のようなものかもしれませんね。

　わかりやすく説明しきれませんでしたが、とりあえず、月が地球から遠ざかる理由はこれにて終了。次がやっと一番書きたかった話。ここにたどり着くまで長かったです。　→　スペースデブリ問題は日本にチャンス？JAXAが除去用のロボット衛星を開発


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