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潮汐ロックとは?原理と自転と公転が共鳴し同期する天体の謎

潮汐ロックという言葉をご存じでしょうか?

これは天文用語のひとつで、天体の自転と公転の同期のことをこのように言います。

と、言ったところで、何のことか?良くわからないかも知れませんので、わかりやすく例えると、地球から見る月の模様が全く変わらない事がそれ!

つまり、月はいつも同じ面を地球に向けて地球のまわりを周っているという現象ことを、自転と公転が同期している共鳴を「潮汐ロック」と呼んでいます。

今回は何故、潮汐ロックという現象が起きるのか?
また、月以外で潮汐ロックを起こしている天体はないのか?などについて解説してみたいと思います。




古くから、満月の模様を”うさぎが餅をついている姿”に見えると例えていました。

ちなみに、うさぎの餅つき姿は日本の例えで、他の国では、女性の横顔や本を読む老婆、片腕のカニ、吠えるライオンの姿など、様々の例えで月の模様を見立てているようです。

このような例えでわかるように、いつも月の模様は同じ。

これは、月が常に同じ面を地球に向けて公転している、地球と月の自転と公転が同期する”潮汐ロック”の現象が起きている証拠でありますが、と同時に、いつも月を見ている我々にとっては当たり前のことで、あまり気にも留めていない事なのかも知れません。

でも、よく考えると不思議なのでは?

何故、潮汐ロックは起きるのか?

天体の自転と公転の同期~潮汐ロックが起こる原因は、恒星とその周りを公転する惑星や惑星と衛星といった、いわば共鳴する大小の天体の間で起こる現象で、
”大”。つまり大きな天体の重力が、”小”。小さな方の天体の重力を上回る場合に起き、このときの潮汐力の働きによって、”小”の天体の公転と自転が同期してしまうという現象が起きてしまいます。



少しわかりにくいかも知れませんので、もう少し簡略して解説すると。

上図のように、強い重力を持つ天体を公転する天体は、その強い潮汐力(重力)によって、少し重心が強い天体寄りになってしまいます。

このような状態を例えて言うなら、倒してもスグ起き上がって来る、ダルマのような”起き上がり小法師”ような状態になり、重心が重力の強い天体寄りになる事で、常に重心が寄っている側を向けて公転する事になります。

これが公転と自転の同期~つまり、1周の公転で自転も1回転するという潮汐ロックの原因で、月がいつも同じ面を地球に向けている理由なワケです。

潮汐ロックが起きているのは月だけではない!

太陽系の天体の中で、潮汐ロックが起きているのは月だけではありません。

このような現象は、惑星と衛星の距離が近く、衛星が惑星の重力の影響を強く受けている場合に起き、太陽系の多くの惑星と衛星の関係は、潮汐ロックが起きている状態になっています。

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潮汐ロックは地球と太陽の関係にも深い影響が!?

地球は太陽の重力の影響を大きく受けて、太陽を公転しています。

という事は、地球も太陽の潮汐ロックを受けているのか?

そうではないですよね!
地球は24時間で自転していますので、潮汐ロックの状態でないのは誰でもわかります。

しかし、地球が太陽の潮汐ロックを受けていないのは、あの”月”のおかげなのです。

地球と月の重力関係が、地球の自転速度を加速させてくれており、また月の重力が、地球にとって生命生存に理想的な自転軸の傾き23度を保ってくれています。

もし、月が無かったとしたら、地球は太陽の重力の影響を強く受け、潮汐ロックとまではいかないまでも、自転速度が安定しないと考えられており、そうなると地球は生命が生存できない環境になってしまうかも知れません。

そんな地球に”生命の恵み”を与えてくれている月も、毎年約4センチずつ地球から遠ざかっており、数十億年後は地球の衛星では無くなってしまうと考えらています。

参考動画:【地球から月が離れる日】

話題の7つの惑星系にも潮汐ロックの影響が?!

最近、NASAなどの天文研究機関が大々的に発表し、世界中で話題となった。

太陽系から約39光年先の赤色矮星「TRAPPIST-1(トラピスト1)」に見つかった7つの地球型惑星。

うち3つの惑星は、生命生存可能なハビタブルゾーンにあって、そこに地球外生命体存在の可能性があるとして注目となっていますが、

実は、これらの恒星(TRAPPIST-1)からの潮汐ロックを受けている可能性が十分にあるのです。

その理由は、恒星と惑星との距離が近い事。

「TRAPPIST-1」は、恒星としてはかなり小さな星ですが、木星の80倍ほどの質量を持っています。

そんな恒星「TRAPPIST-1」と惑星の距離は、太陽系の縮尺に置き換えるとこんな感じ↓↓


「画僧参照:Wikipedia」

ここまで距離が近いと、恒星からの潮汐ロックが起こっている可能性があり、もしそのような状態であった場合、恒星側を向けている面は常に昼間で、反対側は常に夜ということになります。

こうなると、いくらハビタブル惑星であっても生命生存には向かない環境の惑星かも知れませんし、潮汐ロックが起こっていなくても、自転速度が安定しておらず、これもまた生命生存には不向きかも知れません。

でも、これらの惑星に月のような衛星があったとしたら、どうなのか?
もしかしら、本当にそこには地球外生命体がいる可能性もあるかも?

いづれにせよ、「TRAPPIST-1」の生命探査の結果がわかる日が訪れるのは、そう遠くはないでしょう。

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