こんにちは。

今回は月のお話です。

 

小学校の理科の授業で「月の公転周期と自転周期はともに27.3日で全く同じで、月はいつも地球に同じ面を向けて回っている」と教わったと思います。

なんたる偶然!と私は思いました。ところが、これは偶然ではなく、深〜いワケがあったのです。

今回は、月の公転周期と自転周期が同じになった理由について書きたいと思います。

 

今回のキーワードは「潮汐」です。潮汐といえば潮の満ち引きを思い浮かべる人がほとんどだと思いますが、実は地球(の固体部分)や月も潮汐力によって少し歪みます。

※今回の主役は月なので、月を大きく描いています。

ひとまず月の自転のことを無視すると、月の地球側の面は地球の重力によって、そして地球と反対側の面は公転による遠心力によって、上の図のように膨らみます。

 

月の自転を考慮に入れると話が少し複雑になります。

まず、自転が公転よりも遅い場合を考えてみましょう。月は固体なので、上で紹介した潮汐による変形は少し遅れて月の形に反映されます。つまり、ある場所で地球から潮汐力を受けても、それに合わせて変形する間に月は公転をして先へ進んでしまうのです。すると、下の左の図のように潮汐によって膨らむ部位が地球の方向とはずれ、膨らんだ部分は地球から赤い矢印のように引っ張られます。すると、月には反時計回りの力がかかり、自転が速くなります。

それでは月の自転が公転よりも速い場合にはどうなるでしょうか。その答えは上の右の図です。自転が速いと、潮汐によって変形している間に月がどんどん自転をしてしまうので、膨らんだ部分が先程とは反対向きにずれ、時計回りの力を受けることになり、自転が遅くなるのです。

 

少々話がややこしくなりましたが、簡単にまとめると、潮汐の効果によって月の自転は速すぎもせず遅すぎもしない速さに調整される、ということです。

そしてその「速すぎも遅すぎもしない速さ」というのが「公転と同じ速さ」なのです。

以上が月の自転周期と公転周期が同じになった理由です。

 

上記のように潮汐によって自転と公転の周期が等しくなることを「潮汐ロック」と呼びます。

潮汐ロックは月に限った現象ではなく、他にも面白い話があるので、また記事にできたらと思います。


ではでは!