3412 深草 君のいつもまじめな日記

潮汐は、潮汐力（起潮力ともいう）によって引き起こされる。潮汐力は、重力場の強さが場所により異なることで生まれる二次的な力である。

海洋潮汐の原因となる潮汐力は、月や太陽などの天体によって地球のまわりの重力場に勾配が生じることで起こる。つまり、天体との距離の二乗に反比例して引力が弱まることと、地球上での場所が違うと天体からの引力の方向も異なることに起因する。

地球は重力場の中を自由落下している。そのため、外部の重力と逆向きの慣性の力が生まれ、地球全体としては重力場を感じない。しかし、地球の重心から離れた地点の重力場が地球の重心と異なる場合、その差分に応じた重力場があるように見える。

つまり、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。

引力は天体からの距離の2乗に反比例するので、その差分で決まる潮汐力は距離の3乗に反比例する。また、これらの力は天体の質量に比例する。地球から太陽までの距離は月までの距離の約390倍あり、太陽の質量は月の質量の約2700万倍ある。これから計算すると、太陽の引力は月の引力の約180倍であるが、太陽の潮汐力は月の潮汐力の約0.45倍にしかならず、月の潮汐力の影響が大きい。月の潮汐力を太陰潮、太陽の潮汐力を太陽潮という。

地球と月は、地球内部にある共通重心のまわりを公転している。
地球と月の共通重心の運動。地球の極の方から見ている。地球上のどの点でも回転速度が一定であることに注意。潮汐の原因を説明するのに、地球の公転運動が場所によって異なるという説明がされることがあるが、正しくない。

月と地球とは、両者の重心を結ぶ直線上の一点 O（共通重心）を中心として互いに回転運動（公転）をしている。この共通重心は、地球の重心（ほぼ中心）から約4,600kmの位置、すなわち地球の内部にある（地球の半径は約6,400km）。

自転を考えない場合、共通重心まわりの運動を地球の極の方から見た右図で考えると、公転運動の際に図中の地球の下側の部分は常に下側の位置を変えず、他の部分も向きは変わらない。この運動による回転速度は地球上のどの点でも等しくなっている。よって、この運動によって生じる遠心力も、地球上のどこでも同じ大きさとなっている（遠心力の向きは、そのときに月がある方向と反対の向き）。したがって、遠心力では潮汐は起こらない。

以上は自転を考慮しない座標系での見方だが、公転に連動して自転する座標系で考えると、月の直下では遠心力が弱く（むしろ逆向きに）、反対側では遠心力が強くなり、地球から外向きの力が生まれているように見える。しかしこの力は常に（月の直下と反対側以外の向きでも）外向きである。つまり、自転による遠心力そのものにすぎない。自転による遠心力も、見かけの重力場の差分に起因する広い意味での潮汐力だとも言えるが、時刻によらず常に外向きであるため、干満を起こすことはない。

直感的には、月のある側の海水面が上昇することは理解できても地球の裏側の海面が盛り上がることは理解しづらい。地球の裏側では、月の引力が公転による(全地球で一定の)遠心力に負けるためという説明がなされる。だが遠心力が無くても潮汐は起こる。この時おそらく地球と月は衝突する。月に向かって加速する際の慣性の力が遠心力と同様の働きをして、地球の裏側の海水面を盛り上げる。

『ウィキペディア（Wikipedia）』引用

このように地球の動いを感じられるのですね。地球って本当に奥が深いですね。

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