潮の満ち引きと月の関係
こんにちは。宇宙大好き主婦カエデです。
私、海の近くに住んでいるので、
釣りをしたりシュノーケルをしたりと、
時々遊んでいるのですが、その時気になるのが潮の満ち引き。
潮見表なるものを、スマホのお気に入りに入れては
夏になるとよく見ています。
さてさて、そこで気になったのが、
潮の満ち引きはどのように起こっているのか?
月の引力が関係しているというのは知っているけど、
具体的にどのような仕組みで起こっているのか。
潮が引いた時の海の水はどこへ行っちゃうの?
と極めてあほらしい疑問が浮かんでしまい
かと言ってその答えをちゃんと出せなくて悔しいっ。
二人の私が自問自答しているので、
詳しく調べてみたッ!!
潮の満ち引き(潮汐ちょうせき)とは
まず、そもそも潮の満ち引きとは、
月や太陽の引力によって海面が昇降する現象です。
通常1日に2回、干潮(潮が引いて、海面の高さが最も低下した状態)と
満潮(潮が満ちて、海面の高さが一番高くなった状態)が起こります。
なぜ潮が引いたり満ちたりするの?(潮汐力)
まず、重力について、
重力は距離によって強さが変わります。
重力源に近いほど強く、遠くなれば弱くなります。
ですので、月に近い側の地球は月の重力で海水は膨れ満潮になり、
逆に反対側は月による重力は弱くなります。
反対側は他のどの部分よりも重力が弱くなるので
外側に向かって引き伸ばされたような形になります。(こちらも満潮)
地球自体が目に見えて引き伸ばされることはありませんが、
流動的な海水はその傾向が強く出ます。
もう少し表現を変えると、どこよりも重力が弱くなっている故に
海水が取り残されている。
これを潮汐力といいます。
潮汐力に関してはかなり詳しく調べてみたのですが
多くの記事に遠心力と言う言葉が使われていましたが、「潮汐力」に関しては直接遠心力は関係ありません。
それはなぜか、
まず、はじめに認識しておかなくてはいけないことは、
月が地球を公転しているわけではなく、
お互いに公転しあっているという事です。
上記の画像でもわかるように、地球と月はお互いの共通重心を中心に回っています。
共通重心は地球の内部にあり、
地球の中心から月寄りに約4600kmずれたところにあります。
そして、この時に地球にかかる遠心力は地球のどこにいても均一だという事。
よくある勘違いは、
地球が月に振り回されるような形で、月の直下は遠心力が弱く
反対側は強いといこと。それによって潮汐力が起こるという考えは間違いです。
上記の画像を見ると、地球のどの地点にいても回転速度が
同じだという事が分かると思います。
つまり、どの地点でも遠心力が同じようにかかるため
遠心力によって潮汐力を説明することは間違いとなるわけです。
(月に最も遠い反対側が満潮になるという点で、
正確には、遠心力は関係はしているのですが、
潮汐力という意味では、遠心力ではなく月による重力の違いが影響しているという事です)
なぜ1日に2回、引いたり満ちたりするの?
地球は1日に1回自転します。
月は27.3日かけて地球の周りを公転しているので、
地球が一回転する間、月の位置はそこまで変わりません。
つまり、地球が一回転する間に月に近い所と遠い所(満潮)と
干潮のところが2回訪れるという事です。
年に数回は1回だけの日もあります。
なぜ月の公転周期と満ち欠けの周期は違うの?
月の公転周期27.3日です。
そして、月の満ち欠けの周期29.5日。
何でぴったり同じではなく2.2日の差が出てくるのでしょうか?
ここで、忘れてならないのは、地球も太陽の周りを365日かけて公転しているということです。
1か月で、地球は太陽の周りを30度公転します。
そして、月は地球の周りを360度公転します。
月が1か月で360度公転している間に地球は30度分進んでしまっているので、
そのぶん、月は次の満月になるまで余計に回転しなくてはいけません。(上記参照)
そのため、満ち欠けの周期の方が2.2日長くなります。
大潮と小潮はどのような時になるの?
大潮とは、干潮と満潮の高低差が一番大きい時、
小潮とは、高低差が一番小さい時をいいます。
潮の満ち引きに関して、月だけの影響を受けているわけではありません。
月の半分ほどですが太陽からの影響も受けています。
大潮
上記のように月ー太陽ー地球が一直線に並ぶときに大潮となります。
月の月齢は「満月」と「新月」です。
小潮
上記のように 月と太陽が直角(90℃)にずれた状態の時に、
そのため月の潮汐力が弱まり、
満干潮の潮位差は最も小さくなるため、小潮となるのです。
月の月齢は「半月」となります。
月の形を見れば、今日の潮の状態が
だいたいどのような感じかわかるってことですね♪
いやいや、今回は「潮汐力」について頭を悩ませました。。
私の理解力が乏しいもので、遠心力を切り離して考えるのが
難しく、時間がかかってしまいましたが、
わかればなるほどと、なりました。。
宇宙大好き主婦の宇宙グッズ紹介
こんにちは。宇宙大好き主婦カエデです。
さて、今日はちょっと趣向を変えて、
誰も興味がないであろう私の宇宙グッズをご紹介します。
iphoneケース
最近、機種変更をしまして、格安携帯なもんで、
ケチってApple careに入らなかったので
壊したらイカン!ってことでケースを新調しました。
とにかく衝撃に強い、
そして素敵な宇宙柄があったので「iface」をチョイス♪
実際使ってみた感想は、ちょっと重い。。
持ち物をなるべく軽くしたい私にはちょっと残念なところだったけど
その分、衝撃にはめちゃめちゃ強そうで
これで壊れたらあきらめもつくよなってくらい頑丈そうです。
そして、柄はなかなか気に入っています♪
星雲をモチーフにした「ネビュラ」を選びましたが、
この色合いがとても好きで
前回の記事でも調べ上げた星雲柄だったので、
「ここが分子雲で星が誕生するのかしらっ」なんて、
妄想を巡らせるのにもぴったりなケースで大満足です!
ワークマンプラス ジャケット
ワークマンプラスが最近平塚ららぽーと入ったので
最近ちょくちょく見ていて、
このジャケットは柄が気に入ったのと
着心地がとても良かったので購入♪
キャンプが好きで家族で行きますが、
撥水性抜群のこちらのウェアはキャンプでも活躍してくれそう。
手作りバッグ
これは自分で作りました。
息子が幼稚園入園する時に作ったバッグの残り布でw
(息子に宇宙好きを押し付けてます(;´∀`))
時々、何かを無性に作りたくなるもので、
無心でバッグ作り。。
あまり実用性はなさそうなバッグが完成。
近所を散歩位なら大丈夫でしょ!?
そんな訳で、全部持ったらだいぶ怪しい人が完成しました!w
どう考えてもNGな格好だけど、
いいんです!コスモ柄大好きなんです!!
星には寿命がある!?誕生から死まで
こんにちは。宇宙大好き主婦カエデです。
前回の記事で、
赤ちゃんの星や、おじいちゃんかおばあちゃんの星があるとお話しました。
という事は、人間と同じように誕生から死まで、
星の一生も順序がしっかりあるってことだよね。
星の一生がとっても気になったので調べてみたっ!!
星の誕生
宇宙空間には、ところどころに雲のようなものが浮かんでいます。
その雲はガス(ほとんどが水素とヘリウム)の集まりで、
ガス雲のとくに濃いところは分子雲とよばれ、星が誕生する場所になります。
(ここで言う星とは太陽などの恒星を指します。恒星についてはこちら)
分子雲のさらにガスが濃い部分はだんだんに熱くなります。
ガスは回転しながら集まり、円盤をつくります。円盤の中心では100万年ほどの時を経て原始星とよばれる星の赤ちゃんができます。原始星の内部の圧力が高まると、星のエネルギー源である“核融合反応”が始まり、水素原子からヘリウムを作る活動が行われます。
そして、きらきらと輝く立派な恒星となります。
太陽も46億年前にこのようにして誕生しました。
星の寿命や死
星は核燃料を使い果たすことによって死んでいきますが、
その生涯は生まれた時の重さによって変わります。
太陽よりもずっと軽い星の死
燃料である水素が減ってしまうと、どんどんつぶれ、暗くて小さな褐色矮星※1になります。
※1 褐色矮星とは・・・恒星になりきれなかった天体。誕生直後だけわずかに輝き、その後は余熱で光りながら徐々に冷えて暗くなっていきます。
太陽くらいの重さの星の死
赤く膨らんで赤色巨星※2になり、膨らんだ表面からガスがゆっくりと宇宙空間に流れ出していき、やがてそのガスが無くなり星の中心での核燃焼が燃料切れで止まります。そして中心部のみが白色矮星※3として残り、徐々に冷えていきます。この白色矮星が流れ出たガスを照らしている状態を、惑星状星雲と呼んでいます。
※2 赤色巨星とは・・・星が一生の終わりに近づくと、水素の燃えカスであるヘリウムや、さらにヘリウムが燃えたカスの炭素や酸素が星の中にたまっていきます。この燃えカスによって、星の中のエネルギーのバランスがくずれ、星は大きくふくれあがって赤色巨星となります。表面温度が低いため赤く見えます。
※3 白色矮星とは・・・太陽の8倍以下の重さの恒星が最終的に行き着く状態の星。太陽もいずれこうなります。赤色巨星の状態で燃料を完全に使い果たして残った残骸。
太陽より大きな星の死
赤色巨星(または赤色超巨星)となった後、水素を全部燃やしてしまう前に、燃えカスが溜りすぎてその重さを支えきれなくなり、大爆発を起こします。これを超新星爆発※4と言います。超新星爆発が起きると、星のほとんどの部分がふき飛ばされますが、中心部に中性子星※5(星の一種だが、自分では光らない)や、さらに質量が大きいとブラックホール※6ができます。
※4 超新星爆発とは・・・太陽の重さより8倍以上重い星は、内部で核融合の燃料となる物質を全て使い果たすと、星を支えていた圧力が下がり、重力が強くなってしまいます。(突っ張り棒を急に外した感じ)
すると中心部が一気に崩壊し、とつぜん大爆発をおこします。
これを「超新星爆発」と言いますが、星の最期なのになぜ「新星」か??
それは、超新星爆発でふき飛ばされた水素などの物質は、やがてまた集まってきて新しい星の誕生の舞台である「星雲」になります。ひとつの星の死が、新しい星の誕生につながっているのです。(地球から見ると新しい星ができたように見えるためとも言われます)
※5 中性子星とは・・・少しだけ重さが足りなくてブラックホールになりきれなかった赤色巨星からできる星です。原子を構成している素粒子(陽子、中性子、電子)のうちの一つである中性子がぎっしりつまっているため、「中性子星」と名付けられました。
密度が非常に高いので、太陽と同じ重さでも中性子星だと直径20km程度ととても小さくなります。
※6 ブラックホールとは・・・非常に重い星が最終的に行き着く状態の星。密度がとても高く、もし地球と同じ重さのブラックホールがあったらとしたら、その大きさはわずか2cmほどになります。
ブラックホールは光さえも、その強力な重力で吸いこんでしまいます。よってブラックホールは光を発することができません。
いやはや、星の一生は大きさによって全然違う事がわかりましたねぇ~
地球から約642光年の距離にあるオリオン座の1等星「ベテルギウス」は
太陽の20倍程度の質量があり、すでに赤色超巨星になっているため、
近々「超新星爆発」を起こすのではないかと言われています。
まぁ、実際にはとっくに爆発してるかもしれないですが(今見てるのは642年前の姿なので)とても親しみのある星なので気になりますね。。
スペースデブリは回収しなくて大丈夫なの!?
こんにちは。宇宙大好き主婦カエデです。
宇宙ステーションの位置にはスペースデブリが関係しているという事が、
前回の記事で分かったのですが、
では実際、どの程度の危険がスペースデブリには潜んでいるのか、
気になったので調べてみましたっ!
スペースデブリとは?
その名の通り、打上げロケットや人工衛星の残骸などの
宇宙の軌道上にある不要な人工物体の事です。
人類が宇宙開発を開始してから50年以上がたちました。
その間に数千トンもの衛星やロケットが宇宙空間に投入され、
その役割を終えたり故障したりした宇宙機や、運用上放出された部品、
200回以上の爆発により発生した破片など多数のゴミが発生し、現在地球周回軌道を回っています。
どのくらいの数あるの?
2019年現在、、、
10㎝以上の大きな物体で約34,000個、
1㎝~10㎝ほどの物体は約90万個
1cm未満の小さな破片は1 億2800万個以上
あるのではないかと言われています。
(1㎝未満のデブリについて、未確認のものも含めれば数兆個ともいわれています。)
そして、2019年現在までに約8,650個の衛星が宇宙に投入されました。
これらのうち、今現在機能しているのは1,800個だけです。
半分ほどは大気圏に突入したりして無くなりましたが、
残りの約2,000個は使われなくなっても、未だに宇宙を周回しています。
スペースデブリはどこにあるの?
多くは高度600km~1000kmのところに分布しています。
その理由は、人工衛星を飛ばすのに人気の軌道だということ。
大気の影響をあまり受けず、ほどよく地球に近いので、より解像度が高く地球の写真が撮れるので人気なんですね。
ちなみに、スペースデブリが沢山あるこの高度を人類が超えたのは、
1972年にアポロ17号が月面着陸したときが最後です。
スペースデブリの問題点
スペースデブリは秒速7~8kmで地球を周回しています。
(なぜこの速度かは前回の記事をご覧ください。スペースシャトルと同じ原理です。)
これはピストルの10倍ほどのスピードなので、1㎝ほどの小さな破片でも、宇宙機に壊滅的な被害を与えます。
さらに、スペースデブリが他の物体と衝突する時は、相対的な速度は秒速10kmほどになります。なので微小なスペースデブリとの衝突でも、相当なエネルギーが発生します。
連鎖的に衝突を繰り返したデブリが細かくなって増え続け、宇宙が使えなくなってしまうのではないか、というのが宇宙業界では言われているそうです。
実際の事故
2009年には、1997年に打ち上げられ運用中のアメリカの通信衛星イリジウム33号と、1993年に打ち上げられ既に使われていなかったロシアの軍事用通信衛星コスモス2251号が衝突し大破しました。
この衝突で少なくとも数百個以上のスペースデブリが新たに発生したそう。。
他にも2013年には、エクアドルの小型衛星に旧ソ連ロケット破片衝突し、高速回転した後、衛星通信途絶してしまいました。
デブリを放置しておくと、早ければ30年後には宇宙が使えなくなるといわれています。
それはつまり、宇宙からの恩恵を受けられなくなるという事。
衛星放送や天気予報、GPS、船舶や飛行機、農漁業の管理など、実にあらゆるシーンで衛星の観測情報が活用されています。
これらが使えなくなったら今の私たちの生活は成り立たないですよね。。
スペースデブリ問題、解決策は?
- 1990年代から、新たなスペースデブリを排出しないようIADC(国際機関間スペースデブリ調整委員会)が「スペースデブリ低減ガイドライン」を制定するなど対策を進め、人工衛星の運用終了後25年以内に大気圏再突入や無害な軌道への移動などを行うルールが定められた。
- 衛星同士が衝突を避けるため、打ち上げた人工衛星の軌道をしっかり報告義務をもたせ、アメリカの人工衛星を追跡するステーションと連絡を取り合って、衝突しそうになればその人工衛星の軌道を少し動かして衝突する可能性を減らす活動もされている。
1.で述べているように、衛星は「ミッションが終了したら自分で軌道から降りて燃え尽きなさい」というガイドラインが存在します。
運用終了後の軌道離脱(PMD)の目標は90%程度ですが、実際には達成率が50%を切っています。
高度550km以上の衛星は自力で大気圏に突入し燃え尽きることが出来ません。
なので人工的に何らかの方法を使って除去していく必要があります。
各国で色々な方法を考えています。
銛や、網で捉えたものを引っ張り、一緒に大気圏に突入させるなど。
jaxaも2020年には実際に宇宙空間で実験を開始しようとしています。
そして、なんといってもすごいのが、民間企業として世界で初めてデブリ除去に取り組む、「アストロスケール」という会社。
こちらも2020年初頭にデブリ除去に必要な総合的実証を行う予定だそうです。
詳しくはこちら↓
日本語に訳してから読むと良いかもしれません。。。
さて、そんな訳でスペースデブリについて調べてきましたが
思いのほか、深刻度が高かったですね。。。
そんな中、
2019年6月に政府の宇宙開発戦略本部(本部長・安倍首相)は4日、宇宙利用の妨げとなる宇宙ごみの除去や監視の技術開発に取り組むことを決めました。
やっと政府もその重要性について気付いたようですね。
これからの未来、宇宙旅行だって夢じゃないと思ってたのに、
ゴミのせいでうまくいかなかったら悲しい、、。
私たち子供の未来の為にも、
早急にデブリ問題を解決していく必要がありそうですね。
惑星探査機ボイジャーの現在地は!?最後の写真は何を映してる!?
こんにちは。宇宙大好き主婦カエデです。
前回の記事を調べているときに、とっても気になった「惑星探査機ボイジャー」
今(2019年)から42年も前に地球を旅立ち、今なお宇宙空間で孤独な旅を続けているボイジャー1号と2号について調べてみた
ボイジャーとは何?
真の意味での“探査”機
太陽系の巨大外惑星を調査して情報を地球に送るとともに、太陽の影響範囲の最も遠いい場所をを探ることを目的としています。
ボイジャー1号は1977年9月5日、ボイジャー2号は1977年8月20日に打ち上げられました。
1号の方が2号よりも後に打ち上げられている理由は、本来同日に打ち上げる予定
だったが、1号がシステム不良のため16日間延期されたため。
そして、このタイミングで打ち上げられた一番の理由は、木星、土星、天王星、海王星、冥王星といった惑星がほぼ一直線に並んだからです。
もしこの機会を逃してしますと、次は175年後まで待たなくてはいけなかったそう!
では、なぜ一直線に並ぶ必要があったのか、それはもちろんバラバラの位置にあったら観測できる惑星が限られてしまう事、そして「スイングバイ航法」を利用するため。
「スイングバイ航法」とは天体の重力、および公転運動エネルギーを利用することにより、燃料をほとんど使わずに軌道を変更したり、速さを変える技法のことです。
上記画像のように、惑星に接近し、その公転速度を利用して速度を上げています。
ボイジャー2号はスイングバイ航法を用いなかった場合、地球を出発した時の速度では木星あたりまでしか到達出来ないと言われていました。
ボイジャーが撮影した惑星たち
木星
上画像は、ボイジャーが撮影した木星の様子です。木星に輪があることが初めてわかったり、渦の様子、衛星のカリストなどが良く映っています。
土星
こちらは美しい土星の画像で、輪の詳細もわかりました。
この画像を撮影する前は、輪の数は2,3本ほどしかわからなかったのですが、1000本以上あることがわかり、厚さは1キロ、幅40万kmにも及んでいました。
輪は、氷の粒の集合体で、氷の大きさは数ミリから部屋の大きさだったことも初めて確認されました。
天王星
次は天王星になります。輪の様子や、衛星ミランダ、複数の衛星も撮影されています。
海王星
海王星にも輪があることが分かりました。衛星であるトリトンもきれいに映っています。
最後の写真
1990年に撮影されたこの写真は、ボイジャー1号の最後の写真となっています。
太陽から約60億km離れた場所から撮られたそうです。
左側に見える小さな白い点は地球です。
"That's here. That's home. That's us."と言ったそう。
何だか素敵ですね。。
ボイジャーの今
ボイジャー1号は現在、秒速17kmほどのスピードで、
地球から約218億kmの場所を飛行しています。
ボイジャー2号は、秒速15km、地球からは約180億kmの場所にいます。
1号が2012年8月、2号が2018年11月に太陽系(太陽圏)を脱出し恒星間空間に入ったことが分かりました。
ボイジャー1号が現在、最も遠くにある人工物です。
ボイジャー搭載のコンピュータの性能は?
2機に搭載されているコンピュータの処理速度は、私たちが使っているスマホの7500分の1しかないそう。写真一枚分のメモリしかないので、新しいデータは常に上書きされ、通信をやり取りするだけで1日以上はかかってしまうと言います。
プルトニウム238を動力としていますが、これも永遠の寿命ではありません。
2025年~2030年には尽きてしまうと考えられています。
通信が出来なくなってもボイジャーの旅は続く。。
そのため、遠い彼方にいるかもしれない知的生命体にメッセージを伝えるために
「ゴールデンレコード」を搭載しました。
「ゴールデンレコード」の内容は、55種類の言語のあいさつや、動物たちや自然の音、
色々な国の音楽や、人間や地球の写真115枚、当時のジミーカーター大統領のメッセージなど、たくさんの情報が入っています。
ボイジャー探査機が太陽から最も近い恒星までの距離を飛行するまでにはあと4万年かかるとのことです。
これから、もし人類がこの世から消えてしまっても
ボイジャーの旅は続いていくのかもしれませんね。。
恒星間は小惑星などの障害物も極めて少ないみたいだし、これからしばらく何万年も旅を続けていってほしいな。。
は~、もうロマンしかなわねぇ~、と胸躍らせる気分になりました。。。
ボイジャーなどの惑星探査機は小惑星にぶつからないの?!
1977年に打ち上げられたNASAの惑星探査機「ボイジャー」。
1号と2号の2機が打ち上げられましたが、1号は2012年、2号は2018年に太陽系を脱出しました。
この2機は2019年現在、秒速15kmのスピードで地球から約180億kmの彼方を飛行している。
打ち上げから40年以上たち、想像もつかないほど遠くにいるけど、
特に、火星と木星の間にある「小惑星帯」なんて、たくさんの小惑星があるんでしょ?
そんな疑問を解決すべく調べてみた。
宇宙空間はスカスカだった!
タイトルで答えを言ってしまいましたが、
実は宇宙空間は思った以上にスカスカらしい。
まず、惑星と惑星の間の距離を見ていこう
太陽からの距離が近い順に・・・
(1)水星:5790万km
(2)金星:1億820万km
(3)地球:1億4960万km
(4)火星:2億2790万km
(5)木星:7億7830万km
(6)土星:14億2940万km
(7)天王星:28億7500万km
(8)海王星:45億440万km
なんだか数字が大きすぎて実感がわかないけど、
かなりの距離があるのはわかりますね。。
でも、実際は小惑星がゴロゴロしてるんじゃないの!?
と、まだ疑っているそこのあなた!!はい、私ですww
だって、ほら、以前の記事でも小惑星がいっぱいという事が分かったじゃない!!
確かに、小惑星は宇宙空間に沢山存在しています。
その数、1000万個ともいわれていて膨大な数のように感じますが、
それ以上に宇宙空間は広大なのです!!
木星と火星の間にある「小惑星帯」(小惑星帯について詳しくはこちら)
ですら、最も近い他の小惑星まで数万キロ以上離れており、
ほとんどは、数十万キロ以上離れていると考えられています。
こんなふうに例える人もいます↓
「太平洋にボールを数個落としたくらい」
太平洋=宇宙空間 ボール=天体
これでも太陽系内は密度が濃い方らしく、
恒星間は本当に何もない空間なのかもしれません。
それにしたって、長年一人で旅をし続けるボイジャー。
なんか、すっごく健気でまじめですごいやつだ。
ボイジャー君の事をもっと知りたくなってしまったので
次回は無人宇宙探査機ボイジャーについて調べていきたいと思います!
水星と金星に衛星がないのは何故!?
これでは、どう頑張っても水星には衛星が出来ないわけですね。。
金星に関しては理論上衛星を持つことは可能です。
実際に昔はあったんじゃないかと言う学者もいます。
しかし、水星と同じく太陽に近いため、他の惑星に比べれば、衛星を保つための、
ロッシュ限界の外側、かつ、太陽重力が弱い範囲は狭いです(2万kmほどしかない)
「月」が出来たような偶然は、金星には起こりにくいという事ですね。
太陽重力より水星重力が強くなるのはロッシュ限界の内側になってしまうため。
金星に衛星が出来ない理由は・・・
衛星を捕獲できる偶然が起きなかった。それはほかの惑星よりも衛星が出来る
範囲が狭いため起こりにくかった。
ん~、衛星が出来るためにも様々な条件が必要なんですねぇ。
そう考えると、地球の唯一の衛星「月」がとても愛おしく見えてきちゃう。。
LOVE MOON♥