潮の満ち干と月・太陽の引力Tides and the Pull of the Moon and Sun

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 月が海水を引っぱるなら、海面のふくらみは地球の月側の1か所だけにできると思いますか。それとも別の場所にもできると思いますか。If the Moon pulls on the sea, do you think the sea bulges only on the side of the Earth facing the Moon, or somewhere else as well?💡 月の引力は距離が近いほど強くなります。月に近い側の海、地球の中心、月から遠い側の海では、引かれ方がどう違うでしょうか。The Moon's pull is stronger the closer you are. How does the pull differ for the sea on the near side, the Earth's center, and the sea on the far side?
2. 満ち潮と引き潮の差がいちばん大きくなるのは、新月・上弦・満月・下弦のうちどのころだと思いますか。At which moon phase do you think the difference between high and low tide is largest: new moon, first quarter, full moon, or last quarter?💡 太陽も月より弱いながら潮を起こします。2つの天体の効果が同じ向きにそろうのはどんな並び方のときでしょうか。The Sun also raises tides, though more weakly than the Moon. In what arrangement would the two effects line up in the same direction?

2動かしてみようTry it

1. 「一時停止」を押して止め、「角度差」スライダーを 0° にする。左の俯瞰図で地球のまわりの薄い青い潮の層が月の方向と反対側の2か所にふくらんでいること、左上の表示が「月相：新月」「大潮」「潮差 ×2.70(小潮比)」になることを確認する。Press "Pause" to stop the motion and set the "Moon–Sun angle" slider to 0°. In the top view, check that the pale blue water layer around the Earth bulges in two places, toward the Moon and on the opposite side, and that the top-left display reads "New Moon", "Spring tide" and "Range ×2.70 (vs neap)".
2. 「角度差」を 90° → 180° → 270° と動かし、そのたびに月相・大潮/小潮の表示、潮差の値、ふくらみの向きと大きさ、月の明るい半分の向きを記録する。Move the "Moon–Sun angle" to 90° → 180° → 270°, and each time record the moon phase, the spring/neap label, the range value, the direction and size of the bulges, and which side of the Moon is lit.
3. 右上の拡大グラフ(3日分)で ▲満潮・▼干潮のマーカーを数え、1日に何回満潮が来るか、満潮から次の満潮までが何日かを読み取る。In the upper-right zoom graph (3 days), count the ▲high and ▼low markers and read how many high tides come in one day and how many days there are from one high tide to the next.
4. 「角度差」を 0° に戻し、「経過」スライダーを 0 日から約 6.8 日、13.7 日、20.5 日へと動かして、角度差の表示と大潮/小潮の表示がどう変わるかを、右下の全体グラフ(0〜27.3日)の包絡線(点線)と見比べる。Return the "Moon–Sun angle" to 0°, then move the "Time" slider from 0 days to about 6.8, 13.7 and 20.5 days. Compare how the angle and the spring/neap label change with the envelope (dashed line) in the lower-right full graph (0–27.3 days).
5. 「再生」を押し、「速度」スライダーを変えながら、観察点(赤印)が地球の自転で2つのふくらみを順に通過するときに潮位グラフの赤い点が山を通ることを確かめる。Press "Play" and, while changing the "Speed" slider, check that each time the observer (red dot) is carried by the Earth's rotation through one of the two bulges, the red dot on the tide graph passes a peak.

3確かめようCheck

1. 海面のふくらみはいくつ、どこにできていましたか。How many bulges did the sea form, and where?→ 2つ。月の方向と、その正反対(月から最も遠い側)にできた。角度差を変えて月を動かすと、ふくらみの軸も月の方向に回った。Two: one toward the Moon and one on the exact opposite side (the side farthest from the Moon). When the angle was changed to move the Moon, the axis of the bulges turned to follow the Moon.
2. 角度差 0°、90°、180°、270° で、月相と大潮/小潮、潮差の表示はどうなりましたか。At angles of 0°, 90°, 180° and 270°, what were the moon phase, the spring/neap label and the range value?→ 0°=新月・大潮(潮差 ×2.70)、90°=上弦・小潮(×1.00)、180°=満月・大潮(×2.70)、270°=下弦・小潮(×1.00)。振幅は大潮で 1.46、小潮で 0.54 と表示された。0° = New Moon, Spring tide (Range ×2.70); 90° = First Quarter, Neap tide (×1.00); 180° = Full Moon, Spring tide (×2.70); 270° = Last Quarter, Neap tide (×1.00). The amplitude read 1.46 at spring tide and 0.54 at neap tide.
3. 1日に満潮は何回ありましたか。満潮と満潮の間隔はどれくらいでしたか。How many high tides were there per day, and how far apart were they?→ 1日に約2回。拡大グラフで満潮の間隔は約 0.52 日(約12時間25分)で、ちょうど半日より少し長かった。月が公転で少しずつ先へ進むため、観察点が同じふくらみに戻るまでに少し余分に時間がかかる。About twice a day. In the zoom graph the high tides were about 0.52 days (about 12 h 25 min) apart, a little longer than half a day, because the Moon moves a little farther along its orbit, so the observer needs extra time to reach the bulge again.
4. 経過時間を進めると、大潮と小潮はどのくらいの間隔でくり返しましたか。As time went on, how often did spring and neap tides repeat?→ 角度差 0° から約 6.8 日で 90°(小潮)、約 13.7 日で 180°(大潮)、約 20.5 日で 270°(小潮)になった。大潮は約2週間ごと(新月と満月)にくり返し、全体グラフの振幅も大きい・小さいを2回ずつくり返した。Starting from 0°, the angle reached 90° (neap) at about 6.8 days, 180° (spring) at about 13.7 days and 270° (neap) at about 20.5 days. Spring tides repeat about every two weeks (new and full moon), and the full graph's amplitude grew and shrank twice.

4考えようThink further

1. 月から遠い側でも海面がふくらむのはなぜでしょうか。Why does the sea bulge even on the side farthest from the Moon?→ 月の引力は近いほど強いので、月側の海は地球の中心より強く、遠い側の海は地球の中心より弱く引かれる。地球の中心を基準にすると、月側の海は月の方へ、遠い側の海は月と反対方向へ取り残されるように力(潮汐力)がはたらく。図の黄色い矢印も両側で外向きになっている。The Moon's pull is stronger closer to it, so the near-side sea is pulled more than the Earth's center and the far-side sea is pulled less. Relative to the Earth's center, the near-side water is drawn toward the Moon and the far-side water is left behind, away from the Moon; this difference is the tidal force. The yellow arrows in the diagram point outward on both sides.
2. 太陽の引力は月の引力よりずっと強いのに、潮を起こす力は月の約0.46倍しかないのはなぜでしょうか。The Sun's pull on the Earth is far stronger than the Moon's, so why is its tide-raising force only about 0.46 times the Moon's?→ 潮を起こすのは引力の大きさではなく、地球の近い側と遠い側での引力の差だから。太陽は非常に遠いので、地球の直径ぶんの距離の違いでは引力がほとんど変わらず、差(潮汐力)が小さくなる。潮汐力はおよそ(質量)÷(距離の3乗)に比例する。Tides are raised not by the size of the pull but by the difference in pull between the near and far sides of the Earth. The Sun is so far away that its pull hardly changes across the Earth's diameter, so the difference (tidal force) is small. Tidal force is roughly proportional to mass divided by distance cubed.

よくある誤解Common misconceptions

• 「月が海を引っぱるので、月の側だけが満ち潮になる」という誤解。実際は地球全体と海面とで引力の大きさが違うため、月の方向と反対側の2か所が満ち潮になり、満潮は1日に約2回来る。"The Moon pulls the sea, so only the side facing the Moon has high tide." In fact the pull differs between the Earth as a whole and the sea surface, so high tide occurs in two places, toward the Moon and on the opposite side, and there are about two high tides a day.
• 「大潮は満月のときだけ」という誤解。月と太陽が同じ側に並ぶ新月でも、反対側に並ぶ満月でも、潮汐のふくらみの向きがそろうのでどちらも大潮になる。"Spring tides happen only at full moon." Whether the Moon and Sun are on the same side (new moon) or opposite sides (full moon), their bulges line up, so both give spring tides.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)