3分で簡単起潮力！潮の満ち引きのメカニズムとは？現役理系学生ライターが徹底わかりやすく解説！

ライター／通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。エネルギー工学、環境工学を専攻している。これらの学問への興味は人一倍強い。土壌、生態系、気象、地球温暖化について学んだこともある。

起潮力が生じるメカニズムを知ろう！

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起潮力（きちょうりょく）という言葉は、天文学を学ぶと目にする用語の1つです。起潮力が潮の満ち引きの仕組みを説明する上で重要なキーワードになることは、その名前から想像する通りですよ。この記事では、起潮力とは一体どのような力であるのかということを学んだあと、その力と潮の満ち引きの関係を解説します。

潮の満ち引きには、月の重力が関係しているという話を聞いたことがある方は多いかもしれませんが、その仕組みを説明できる方は多くはないでしょう。この記事を最後まで読むと、潮の満ち引きが生じる理由を説明できるようになりますよ。最初は、起潮力が生じるメカニズムについて説明します。それでは早速解説をはじめますね。

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①地球が月や太陽に引っ張られる

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質量をもつ物体の間には、万有引力という力が作用することが知られています。地球や月、太陽などの天体にも万有引力が作用するのです。この理論をもとに、地球にどのような力が作用するかを考えましょう。

万有引力の大きさは物体間の距離の二乗に反比例します。それゆえ、地球が月や太陽に引っ張られる力は、次のようになるのです。地球の表面で、月や太陽と最も近い場所に作用する万有引力の大きさは最大となります。一方、地球の表面の中で、月や太陽と最も離れている場所では万有引力の大きさは最小となりますよ。これを図で表現すると上記のようになります。

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②地球上で遠心力が発生する

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地球は太陽の周りを公転していますよね。そのため、地球上では遠心力を観測することができます。遠心力は物体から回転の中心をみた方向と逆に作用する力です。それゆえ、地球の表面で太陽に最も近い部分では、地球の内側に向かって遠心力が働きます。反対に、地球の表面で太陽から最も遠い点では、地球の外側に向かって遠心力が作用しますよ。

遠心力の大きさは、万有引力の場合と異なり、地球上のどこであってもほとんど同じ値になります。以上のことを図で表現すると、上記のようになりますよね。なお、地球の周りを公転する月による遠心力も存在しますよ。月の公転による遠心力も、月との距離が最小となる地球上の点で内側に向かって作用し、その反対側で外側に作用します。

③引力と遠心力を足し合わせると起潮力になる

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先ほど、地球に作用する代表的な力として、万有引力と遠心力について述べました。実はこの2つの力は、起潮力のもとになっています。万有引力と遠心力を足し合わせると、起潮力になるのです。

まずは、太陽や月との距離が最小となる地球上の点において、万有引力と遠心力の足し合わせがどのようになるのかを考えてみましょう。この地点では、（万有引力）＞（遠心力）という関係が成立するので、両者を足し合わせた力は地球の外側に向かって作用します。一方、太陽や月との距離が最大となる点では、（万有引力）＜（遠心力）となりますよ。それゆえ、この地点でも足し合わせた力は、地球の外側に向かって作用します。

以上のことから、全体で考えると、地球を両側に引っ張るような力が作用していることがわかりますよね。これがまさに起潮力なのです。起潮力は、輪ゴムを両サイドに引っ張るような力なのですね。

潮の満ち引きと起潮力の関係

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ここからは、潮の満ち引きと起潮力の関係について解説します。潮の満ち引きが生じる理由を、天文学・物理学の視点で説明しますよ。また、その後に大潮と小潮についても解説します。以下の記事を読んだ後は、潮の満ち引きについて自信をもって説明できるようになるでしょう。

当然ながら、以下の内容を理解するためには、起潮力のメカニズムを正確に理解しておく必要があります。先ほどの説明を思い出しながら、記事を読み進めてください。必要に応じて、記事の前半部分を読み直すこともおすすめです。

潮の満ち引きが生じる理由

地球の表面を覆っている海洋は液体であり、固体である地盤よりも簡単に力によって変形します。それは、起潮力に対しても例外ではありません。起潮力は、地球と太陽または月を結ぶ直線に沿って働く力です。それゆえ、起潮力によって、海水は地球上で太陽または月に最も近い場所とその反対側に集まりますよ。

海水が集まった場所は水面が高くなり、潮位が上昇します。そして、起潮力が最大となるとき、満潮をむかえるのです。その一方、海水が少なくなる場所も現れます。この現象が干潮です。地球は自転しているので、同じ地点であっても太陽や月との距離は変化します。そのため、同じ地点において、起潮力は変化し続けますよ。これが潮の満ち引きの原因になるのですね。

大潮と小潮

潮の満ち引きは約12時間周期で変化しており、1日に2回満潮と干潮を観測できます。ですが、満潮と干潮の間における水位変化の度合いは毎回同じではありません。中でも、満潮時と干潮時の水位差が最も大きくなるときのことを大潮と呼びます。一方、水位差が最も小さくなるときのことを小潮と呼びますよ。

大潮は、月・太陽・地球が直線的に並ぶことで起潮力が最大となるタイミングに生じる現象です。つまり、新月と満月の日に大潮となるのですね。一方、小潮は『月と地球を結ぶ直線』と『太陽と地球を結ぶ直線』が垂直に交わるタイミングで生じます。このような天体の配置のとき、起潮力が最小となるのです。そえゆえ、上弦の月と下弦の月の日には小潮となります。