潮の満ち引き、月の引力に引かれる方が満潮になる という説明図は間違いです

潮の満ち引きの説明は間違っている

潮の満ち引きはなぜがおこるのでしょうか。誰でも知っていますよね。海の水が月の引力によって引っ張られるからです。月に引かれた方が満潮。その反対側も月と地球の間の遠心力でバランスをとっているので満潮。月から90°の角度の場所が干潮。図に書くとこんな具合です。

ちなみに、「潮の満ち引き」「なぜ起こる」をキーワードにグーグル検索(2019年8月18日時点)してみると、ヒットした最初の10件のうち8件までが、この図を示していました。残りの2件も図にはしていませんが、同じ内容のことが文章で書かれていました。だれも、この図―1を疑わないようですね。

でも図―1は違うんです。実は図―2が正しいのです。

実際に検証してみた:釣り好きの人は知っている?

では実際に調べてみましょう。図―1が正しければ、月の方向が満潮になるわけですから、月が一番上に来た時(南中といいます)に満潮になるはずです。ですから、南中になる時間と満潮になる時間を比べてみればいい。簡単なことです。

その結果が、下の表です。東京における南中時間と東京湾の満潮時間を比べました。なお、南中の12時間25分後に月が地球の真裏にくるので、これを裏南中時間とし、南中時間あるいは裏南中時間との誤差が小さい方を、時間の差として表示しています。
※南中時間は国立天文台の「各地のこよみ」から、満潮時間は気象庁の「潮位表」から取りました。

「あれっ。こんなに違うの!」と思われた方もいらっしゃるかもしれません。南中時間と満潮時間は必ずしも一致しないのです。誤差の範囲でしょうか。いいえ、誤差とはとても思えません。だって大体6時間も違うんですよ。

干満は1日2回ずつ起こります。つまり約6時間ごとに満潮と干潮が繰り返されるわけですが、南中時間と満潮時間が大体6時間前後も違うわけですから、誤差どころか、干潮と満潮が全く逆になってしまうのです。

つまり、この検証結果を図に書くと、むしろ図―2になってしまうということです。

これは東京だけの現象かもしれないので北海道(小樽)と沖縄(那覇)についても調べてみました。やはり、南中の時が満潮ではなく、逆に干潮に近いのです。沖縄(那覇)の調査結果を示します。

沖縄のデータでも、やはり南中時間と満潮時間には6時間程度の差があることが分かります。

さすがに、国土交通省のHPでは、潮の満ち引きは地形によって変わるから必ずしも月のある方向が満潮になるわけではないと書いてあります。つまり、湾の奥や閉ざされた海域では、潮が流れ込んだり、引いたりしたときに潮の流れが生じるので時間的な遅れが生じるということでしょう。

でもそれでも6時間もの誤差が生じるものでしょうか。沖縄や小樽のように湾の内部だったり、内海になったりしていない地形でもやはり6時間前後の違いが生じているのです。いったい、どうしてこんなことが起こるのでしょうか。いろいろ調べてみましたが、その答えは見つかりませんでした。

ですが、少なくとも図―1はそのまま信じちゃだめですよ、間違ってますよってことです。
といっても、釣り好きの人や漁師の人は知っていることかもしれませんけどね。

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地球の自転も考える必要がある

以下は私の推論です。

まず、月の出、月の入りというように、我々はまるで、月が昇ったり沈んだりして,地球の周りをまわっているように表現していますが、月が地球の周りを1週するには27.3日間かかります。(地球も太陽の周りをまわっているので、月の満ち欠けは約29.5日周期になる)

一方、地球は24時間で1回自転していますので、地球の自転に比べれば月の公転は止まっているようなものです。ですから、月が動いているように見えますが、本当は月は止まっていて、地球が自転しているのです。(みんな知っていることですがね。)

しかし、図―1はまるで月が地球の周りをまわっているように書いてあり、それでだれもが疑いを持っていないのです。

では、自転しているのは地球の地面だけなのでしょうか。大気や海水は自転していないのでしょうか。そんなことはありません。大気や海水も地面に、くっ付いて自転しているのです。地球の円周はほぼ4万㎞ぴったりです。これが24時間で1周するわけですから、4万㎞÷24時間=1667km/h。つまり私たちの地球は時速1600㎞以上(音速の1.36倍)の超高速で回転しているわけです。

もし、地球の大気が地面と一緒に動かずに地面だけが自転しているとしたら、大気は地面に対して時速1600㎞で動いていることになります。つまり、時速1600㎞の暴風が常に吹き荒れていなければならないということです。

海水についても同じです。海水も地球の自転とともに動いているのです。そうでなければ、海の水は東から西へ川のように(いやジェット機の排気噴流のようにと言った方がよい)流れていなければならなくなります。

実際は、海水は地球の自転とともに動いているのです。月は事実上、停止していますから、月から地球を見た場合、地球の海水は東向きに動いています。一方で月の引力によって海水は持ち上げられます。ということで、海水には月の引力によって持ち上げられる力と、地球の自転によって引っ張られる慣性力が働くことになります。このため、海水は月の方向に引っ張られているだけでなく、東側にも引っ張られているはずなのです。

このため、満潮は月のある方向ではなく、東にずれる。そのずれがなんと6時間もあるということになります。

図―3 海水は月の引力だけでなく地球の自転の力も受けている

図―1による潮の干満の説明は、いずれも地球が自転せず、月が回っているように書かれています。これが間違い。実際には月は事実上停止していて、地球の方が自転しているわけですから、海水は単純に月の方向だけに引っ張られているわけではなく、地球の自転方向への力も働いているのです。

だから、満潮は月の方向を向いているわけではなく、それより東にずれることになります。

思考実験

例えば、円筒に潤滑油のような粘性の高い液体を塗ると、図―4左のように、地球の重力の影響を受けて液体は下側は厚く、上側は薄くなります。この状態で円筒を回転させたらどうなるでしょう。

液体は重力による下向きに力を受けるとともに、円筒の回転力の影響を受けるので、液体の厚い部分は真下ではなく、円筒の回転方向にずれることになりますね。

図―4 円筒に液体を塗って回転させる

地球の海水についてもこれと同様のことが起こっていると考えるべきだと思います。それが、満潮は月の方向ではなくて、ずれる(90°も!)原因と考えられます。

南中時間と満潮時間がずれる原因は、海水に対して月の引力だけでなく、地球の自転による慣性力が関与しているというアイデアは天文学が専門でない私が考えたものですから、正しいかどうかわかりません。あるいはもうだれかが、同じ考えを報告しているかもしれません。

できれば、どなたか月の引力と地球の自転の慣性力を計算して南中時間と満潮時間がどれだけずれるか、計算していただけませんでしょうか。

 

おまけ

「熟田津に船乗りせむと月待てば潮もかなひぬ今は漕ぎ出でな」

これは額田王(ぬかたのおおきみ)が詠んだ和歌で、私の大好きなもののひとつです。
額田王が熟田津(にきたつ)という名前の港で、船に乗ろうとしていた。船は月を待っていたところ、潮流もちょうどいい具合になってきた。さあ、これから漕ぎ出そうという意味です。

きっと月は満月に近いのでしょう。月あかりに明るく照らされた水面を、船が滑るように沖に向かって船出していく。まるで絵のような情景とこれから船出をするというワクワクするような感情がわずか31文字に美しく表現されています。

ところで、この和歌では、「月待てば」と言っているのですからちょうど月の出の時刻だったのでしょう。ここで、もし図―1が正しければ、月が出るころは干潮ですから、これから潮が満ちてきて約6時間後に満潮を迎えることになります。つまり満ち潮です。

一方で当時の船は引き潮でなければ、外洋に出ることはできません。和歌では「潮もかなひぬ」「今は漕ぎいでな」というのですから、引き潮だったと言っていることになります。

額田王はウソをついたのでしょうか。いいえ、そうではないのです。図―2であれば、月の出のころはむしろ満潮であり、これから引き潮になるのです。そうすれば辻褄が合います。

多分、満月に近いのでしょう。満月ということは大潮ですから、大きく潮が引いていきます。ですから、船出には絶好の機会です。まさに「潮もかないぬ」なのです。満月に照らされた水面を、船が滑るように港を出ていく情景にぴったりということになります。

図―1を信じていると、事実を見誤ることになります。額田王はウソをついたわけではなく、実際に見た情景と感動を素直に詠んだのです。ウソをついて、こんなすばらしい歌が詠めるとは思えませんしね。

2019年8月18日

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潮の満ち引き、月の引力に引かれる方が満潮になる という説明図は間違いです」への17件のフィードバック

  1. ニッポリさん

    突然すみません。
    私も満潮、干潮の時間が説明が実際と合わないと思っているサイトが多い事で、調べておりましたら、このサイトにたどり着きました。
    それで他の方にもわかりやすく下記のような質問をしましたが・・・

    {「海水が太陽と月の引力に引っ張られ、新月と満月、旧暦の1日と15日には(太陽と地球と月が一直線近い並びになるような時)大潮の満潮になる」という説明が沢山ありますね。
    しかし、その説が正しいとすれば、旧暦の1日または15日のお昼12時と深夜0時が満潮になるはずですが、実際は干潮ですよね。例でいえば、潮干狩りは旧暦1日と15日のお昼12時前後が干潮のピークですから。ですので、これをどのように説明するのかを考えているところです。いかがでしょうか?}

    それでも、正しいと思う回答が得られません。

    そして、私も貴殿と同じように 月と太陽の南中時が干潮になるピーク説が正しく思う一人です。
    おそらく太陽と月の引力に引っ張られるのは、海水より比重の大きい地球の方が強く引っ張られ、干潮になると思います。あとの時間のずれは、海水の持っている慣性力と流動抵抗や海底の地形によって時間のずれが出来ると考えております。

    水の中に土を入れると沈みますよね。もし地球に海水が多く全て海だと仮定すると、そこに月の重力が働けば、比重の大きい地球がより強く引っ張られますよね。よって干潮になると思いますが? このような説明はどうですか?
    そして、仮にこの説明が正しいとすれば、地球上の海水が干満が楕円状になる事の説明は、地球の自転で説明がつくのか?考え中です。

    この現代で、潮の満ち引きの説明が実際と合う理論が見つからないのは、不思議ですね。

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      ニッポリさん。記事を読んでいただいてありがとうございます。
      貴方のように、潮の満ち引きの説明と実際とが合わないことに、気が付いていらっしゃる人は多いと思いますが、相変わらず、図―1のような説明がなされていることは不思議です。このような説明をしている人に「それ、自分の目で確かめたのか」(梅棹忠雄)と聞きたいところです(笑)。
      さて、記事の中でも触れていますが、月が南中するとか月の出、月の入りとか、まるで月が地球の周りをまわっているように言われますが、そうではなく実際は地球が自転して、月は止まっているわけです。(月は公転していますが、地球の自転に比べればわずかです)
      したがって、海水は月の引力によって引っ張られる以外に、地球の自転による力を受けないはずはないわけで、これを考慮しないと図―1のような間違った説明になってしまうのではないでしょうか。ですから、干満の説明をするには、月の引力だけでなく、地球の自転も考慮すべきだと思います。

      もちろん太陽の引力や海底・海岸の地形の影響もあるでしょうが、地球の自転が考慮されていないのが、大きな誤差の原因ではないかと考えています。

      返信
  2. ニッポリさん

    takarabe様
    お忙しいところコメントに御返信ありがとうございます。
    私も貴殿のおっしゃる通り地球の自転の影響を考慮に入れていないのが、そもそもの間違いの原因だと思います。
    回転する円盤の制御はジャイロ効果によって理論値90度位相がずれて効果が出てまいります。その代表的な物は、ヘリコプタ-のメインロ-タ-ですね。
    地球の自転とジャイロ効果を考慮すれば、納得の行く説明が出来そうです。

    返信
  3. ゆこゆこ

    不慣れな全くの素人で、物理も化学もよくわからないのですが、ちょっと思ったので。
    月の引力で引っ張られているのは、むしろ海水ではなく個体の地球で、自転の遠心力も地球自体の表面張力もあってちょっとぺったんこ、月が近いところだけ膨らむけどそんなぐあいだから反対側も若干弱く膨らむ。だから月が南中するときは干潮、しかも裏側も。ってのは如何でしようか?

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      ゆこゆこさん。記事を関心を持って読んでいただいてありがとうございます。
      つまり、月の引力で海水が引っ張られるわけではなく、地球の方が引っ張られてラグビーボールのような楕円球になるという考えですね。好きだなあ、そういう考え方、逆転の発想ですね。たしかにそう考えれば説明がつきます。
      でもね。硬い地球が変形して、柔らかい海水がそのままというのは、ちょっと無理ではないでしょうか。
      地球だけでなく海水も同時に月の引力で引っ張られるわけだし、海水は液体ですから、当然固体の地球より変形しやすく、楕円球になるのは海水の方だと思いますよ。

      返信
  4. きよかん

    失礼します。
    楽しく読ませていただきました。
    コメントなどで触れられていませんが、もし、月が地球と同じ大きさ・質量だったら、二つの星の距離の半分の場所を中心にお互いが回るはずです。
    月の質量が小さいので重力も弱く、引力も小さいわけですが、それでも地球の中心核を月が回っているわけではなく、(深さはわかりませんが)地殻の下を中心に地球と月がお互いを回りあっているはずです。
    そうすると、月と反対側の海(地上)に地球自身の遠心力が働くので、流動的な海は外側にはみ出す(膨らむ=満潮)のではないかと思うのですが、そういう学説などはないのでしょうか。

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      きよかんさん
      楽しんで読んでいただいたありがとうございます。

      >地殻の下を中心に地球と月がお互いを回りあっているはずです。
      そのとおりだと思います。例えば名古屋大学の谷村省吾先生がそのようなお話をされています。
      http://www.phys.cs.is.nagoya-.ac.jp/~tanimura/lectures/Tanimura_On_tide_20170317.pdf
      ただし、そのように考えると、潮汐は私の記事の中の図―1のようになってしまいます。しかし、実際に潮位を測ってみると図―2のようになります。つまり理屈と実際がまったく逆になっているのです。それが私の記事の主題です。
      谷村先生もそのことに気づいていらっしゃいますが、なぜかはわからないとのこと。私は、地球の自転が原因だと思っています。
      他の記事も読んで、よろしければコメントを頂けるとありがたいです。

      返信
  5. くま

    とても面白かったです。
    長年、図1には胡散臭さを感じておりましたが考察することはなかったです(反省)
    しかし一番胡散臭いと思うのは「月と反対側も同様の状態になる」ことです。
    このことは特に不思議さはないのでしょうか。。?

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      くま様
      興味を持って読んでいただいてありがとうございます。
      「月と反対側も同様の状態なる」というのは、月が地球の周りをまわっているわけですが、実は地球も月の引力を受けて回っています。地球が回っている(自転ではない)ため、その遠心力によって月の反対側も同様に海面が上がってくると説明されています。ただ、これについても本当なのかなという気もしますが、今のところ、この説明で私は納得しています。もう少し考えてみても面白いかもしれませんが。

      返信
    1. takarabe 投稿作成者

      うちうろんさん 記事を読んでいただき、興味深い動画も送っていただきありがとうございました。
      動画見させていただきました。2回ほど見ましたが、頭が悪いせいか残念ながらよく理解できませんでした。
      網目状の原子が自転すると凝縮された空間が現れ、これが重力の正体とのことですが、なぜ網目状の原子が自転すると空間が巻き取られて凝縮されるのか。空間の中を原子が空回りしているだけということもあるし、逆に空間が外に飛ばされるかもしれない。どうして凝縮すると言えるのか。
      もし回転によって空間が凝縮して重力ができるのなら、回転しない物質には重力がないということになるが、実際には回転しなくても物質には重力、つまり質量はあるので、事実を説明できない。
      重力にはしっぽがあって、これが回転することによって潮の満ち引きが起こるとのことですが、なぜしっぽがあるのか。う~ん。
      仮説だから何を言ってもいいといえばいいんですが、う~ん。すみません。理解できませんでした。
      また、面白いお話がありましたら、教えてください。

      返信
  6. すろめほ

    読んでいて大変面白かったです。ただ知見のない素人の意見ですが、そもそも南中時は距離が遠いので干潮なのではありませんか?

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      すろめほさん 記事を読んでいただいてありがとうございます。
      南中というのはあなたにとって月が真上にあるときです。一方、月の出、月の入時はあなたから見て真横にあるときです。ということは月の出、月の入のときは、真上にある南中時に比べて、地球の半径分だけ遠いということ。つまり南中時は月までの距離が最も近いということになると思います。
      すろめほさん。コメントありがとうございます。他の記事も読んで、コメントなど送っていただきましたらありがたいです。

      返信
  7. 藪野 豊

    おっしゃるとおりで、あの「単純引力説」に不信感を持っている私には、光り輝く潮汐論です。気象庁も海の現象を真面目に観察してもらえば、「月→海水」つまり「満月の南中時は満潮」なんてありもしない解説ができなくなるはず。
     「熟田津に潮待ち」は「満月の月の出を待ち」、「潮も叶う」とは「満潮で船出にちょうどいい。これから生じる引き潮で沖へすいすい出られる潮時」なのでしょう。登り始めた満月からも港を満たす豊かな潮位からも大きな希望を受けとめている王女の心情を、こう捉えてこそ理解できます。
     理科教材でもあり文学教材でもあります。ありがとう。

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      藪野様 私の記事を読んでいただき、ありがとうございます。額田王は私の好きな歌人のひとりで、その中でも「熟田津に…」は特に名歌だと思います。この歌についてはいろいろな説があるようですが、少なくとも月の動きと潮の満ち引きが関係することは船乗りだけでなく、貴人たちも知っていたことがこの歌からも分かります。意外と地球は丸いということも、月が地球を回っているということも知っていたのじゃないかと空想したりしています。(このころの西洋の占星術書には、地球が球体であると書かれていましたので、日本にも伝わっていたかも?)
      他の記事も読んで、ご意見など聞かせていただきましたら幸いです。

      返信
  8. 藪野 豊

    海上で起こっている現象事実があるので、理論説明が正しい結論なのかどうか、容易に判定できます。そういう観点で、何歩も進んだいい理論に出会えました。感謝します。そしてさらに、素人だからする質問をいたします。これら三天体(地月日)が作用しあい、結果、経緯はともあれ、潮汐を起こしています。
     でもこの三天体の作用は、海水にだけ働くものではないはずです。地球の地殻以下内部、つまり個体の球体に作用して、地球はどのような扁平体になり続けるのか。時々刻々変形する扁平体は、俗には陸地と海底の微小隆起、微小陥没を月周期(太陽、月、地球自転の混合周期)で起こしているはずです。さらには大気圏の潮汐は、三種あるそうですね。1=月周期の、2=一日一回周期の、3=もう一つそれ以外の周期の、潮汐が波動として起こっているそうです。海水だけに潮汐が起こるのではなくて、固体=地球本体部にも、もちろん海水部分にも、そして気体部分にも起こっているのですから、それらをどう総合的に理解するかは、今後の課題でしょう。
    さいわいコンピューターの時代、巨大計算も微細計算もできる時代になっています。願いは、中高の理科では正しく教えられ、気象庁は正解が発表できるように頑張ってほしいです。

    返信
    1. takarabe 投稿作成者

      藪野様コメントありがとうございます。
      確かに潮汐力は海水だけに働くわけではなく、地殻にも働くはずです。例えば、木星の衛星イオは木星という超巨大な惑星の周りを回っているためその潮汐力も大きく、表面は数10mも上下し、その結果、変形によって熱が発生して火山活動が起こっているようです。地球も同じように潮汐力により様々な現象が起きているのかもしれません。その辺の話は専門家の方の調査を待ちたいと思います。
      なお、月(と太陽)と潮汐の関係は理論が先行して、事実と異なっていることが学校では教えられていませんが、これも修正してほしいと思います。おそらく、月の動きと潮汐が一致しないことは漁師の方や釣りが趣味の方は分かっていると思いますので。
      もしご興味ありましたら、他の記事も読んで、ご意見よろしくお願いします。

      返信

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