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月の南中の間隔と潮汐の周期

朔望月と太陽日から、月が南中してから次に南中するまでの時間(約 24 時間 50 分)を追いつきの考え方で求め、満潮が月の南中・北中に対応して約 12 時間 25 分ごとに起こることを説明できる

前提

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説明

月が南中してから次に南中するまでの時間は、ちょうど 24 時間ではなく約 24 時間 50 分です。この技能では、地球の自転と月の公転の「追いかけっこ」として、この時間を朔望月(約 29.5 日)と太陽日(24 時間)から計算します。さらに、満潮は月の南中のころと北中(地球の裏側で南中するとき)のころに起こるので、満潮の間隔がその半分の約 12 時間 25 分になることを説明できるようになります。

なぜそうしてよいのか

太陽を基準に考えます。地球上の観測者から見ると、地球の自転によって太陽は 24 時間(1 太陽日)で空を 1 周し、再び南中します。つまり観測者の向きは、太陽に対して 1 日に 回ります。一方、月は公転によって、太陽に対して 1 朔望月(約 29.5 日)で 東へ進みます(新月から次の新月まで)。つまり月は太陽に対して 1 日に 東へずれていきます。

観測者の向きが月に追いつくと、月は南中します。観測者の向きは太陽に対して 1 日に 、月は同じ向きに 1 日に 進むので、観測者は月に対して 1 日に ずつ近づきます。月が南中してから次に南中するまでは、観測者が月に対して 余分に回る、つまり角度の差が になるまでの時間です。これは会合周期と同じ考え方で、その時間を 日とすると 、すなわち が成り立ちます。これを解くと 日 日、約 24 時間 50 分になります。

潮汐では、海水は月に向いた側と、その反対側の 2 か所で盛り上がります。ある地点は、月が南中するころと、その約半周期後に月が北中する(地球の反対側で南中する)ころに、この盛り上がりの下に来ます。したがって満潮は月の南中から次の南中までの間に 2 回起こり、その間隔は約 24 時間 50 分の半分の約 12 時間 25 分になります。満潮・干潮が毎日約 50 分ずつ遅れるのも、月の南中が毎日約 50 分遅れるからです。

手順

  1. 太陽日(24 時間)と朔望月(約 29.5 日)を確認し、時間の単位をそろえる(日、または時間・分)。

  2. 観測者の向きは太陽に対して 1 日に 、月は太陽に対して 1 日に 東へ回ることを書く。

  3. 南中の間隔を として、角度の差が になる条件 を立てる。

  4. を解き、 日を時間・分に直す(約 24 時間 50 分)。

  5. 満潮は月の南中と北中のころに起こるので、満潮の間隔は (約 12 時間 25 分)として求める。

例題

朔望月を 29.5 日、1 太陽日を 24 時間(1440 分)とする。ある海岸で、満潮が月の南中のころと北中のころに起こるとき、満潮から次の満潮までの時間は何分か。小数第 1 位を四捨五入して整数で求めよ。

例題の解答

手順 1: 1 太陽日 分、朔望月 日 分。

手順 2: 観測者の向きは太陽に対して 1440 分で 、月は太陽に対して 分で 東へ回る。

手順 3: 月が南中してから次に南中するまでの時間を 分とすると、角度の差が になる条件から

手順 4:
これは約 24 時間 50 分である。

手順 5: 満潮は月の南中と北中のころの 2 回なので、満潮の間隔は

小数第 1 位を四捨五入して 745 分(約 12 時間 25 分)。

答え:

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

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