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月は毎年3.8cmずつ地球から逃げている。犯人は「潮の満ち引き」だった

月は毎年3.8cmずつ地球から逃げている。犯人は「潮の満ち引き」だった

読む前に予想してみよう!

月が遠ざかるのと同時に、地球の1日は少しずつ長くなる

研究カード(どんな研究?)
対象
地球と月の距離
規模
50年以上のレーザー測距データ
研究の種類
観測(月レーザー測距)+力学モデル
確かさ
★★★★★
3秒でわかる

アポロが月面に置いた鏡にレーザーを当てて測ると、月は年に約3.8cmずつ遠ざかっている。原因は潮の満ち引きで、地球の1日も少しずつ長くなっている。

ひとことで言うと月は1年に、つめがのびるくらいの速さで地球からはなれているよ。

もくじ
  1. 月までの距離を「ミリ単位」で測る方法
  2. 犯人は「潮の満ち引き」
  3. 地球の1日も、少しずつ長くなる
  4. 皆既日食が見られなくなる日
  5. まとめ

夜空にいつも浮かんでいる月。実はその月、毎年少しずつ地球から離れているって知っていましたか?

その距離、1年で約3.8cm。だいたい、爪がのびる速さと同じくらいです。「ちょっとだけじゃん」と思うかもしれません。でも、この小さな「お別れ」が、地球の1日の長さまで変えているのです。

01月までの距離を「ミリ単位」で測る方法

約38万kmも離れた月までの距離を、どうやってミリ単位で測るのでしょう?

答えは、月に置かれた鏡です。

1969年のアポロ11号をはじめ、アポロ14号・15号の宇宙飛行士たちは、月面に反射鏡(リフレクター)を設置しました。これは、どの方向から来た光もそのまま来た方向へ跳ね返す特別な鏡です。自転車の反射板と同じしくみですね。

地球からこの鏡に向けてレーザー光を発射し、跳ね返って戻ってくるまでの時間(約2.5秒)を正確に測る。光の速さはわかっているので、そこから距離が計算できます。これを月レーザー測距といいます。

月面の反射鏡にレーザーを当て、往復時間から距離を測る
月面の反射鏡にレーザーを当て、往復時間から距離を測る

その後も測定は続き、NASAジェット推進研究所のウィリアムズとボッグスが2016年に発表した解析でも、遠ざかる速さは年に約3.8cmと確かめられています。いまでは、アメリカのマーフィーらが進めるような最新の観測で、月までの距離をミリ単位で測れるようになりました。

02犯人は「潮の満ち引き」

では、なぜ月は遠ざかるのでしょう? 犯人は、海の潮の満ち引き(潮汐)です。

月の引力は、地球の海を引っぱってふくらみを作ります。これが満潮です。ところが地球の自転は月の公転よりずっと速いので、この海のふくらみは、月の真下より少し先に引きずられてしまいます。

すると、先回りしたふくらみが月を前へ前へと引っぱることになり、月は地球の自転から少しずつエネルギーと角運動量をもらって、外側の軌道へと移っていくのです。

03地球の1日も、少しずつ長くなる

この話には続きがあります。

海のふくらみが月を引っぱるということは、逆に言えば、月も海のふくらみを引っぱり返している。その結果、地球の自転にはブレーキがかかります。

つまり、月が遠ざかるのと同時に、地球の1日は少しずつ長くなっているのです。ただしその伸びはごくわずかで、100年でおよそ1000分の2秒前後。私たちが気づくことはまずありません。

それでも、何億年という時間をさかのぼると話は別。大昔の地球では、1日はいまよりずっと短かったと考えられています。

04皆既日食が見られなくなる日

月が遠ざかると、もうひとつ困ることがあります。皆既日食です。

皆既日食は、月がちょうど太陽をすっぽり隠すことで起きます。これは、月と太陽の見かけの大きさがほぼ同じという、すごい偶然のおかげ。月が遠ざかって見かけが小さくなると、いつか太陽を完全には隠せなくなり、皆既日食は見られなくなると考えられています。といっても、それは数億年先の話です。

05まとめ

  • 月は年に約3.8cm、地球から遠ざかっている
  • 測定に使われているのは、アポロが月に置いた鏡とレーザー
  • 原因は潮の満ち引き。そのせいで地球の1日も少しずつ長くなっている

今夜の月は、昨日の月より、ほんの少しだけ遠くにいます。そう思うと、ちょっとだけ名残惜しく見えてきませんか?

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerApollo astronauts, starting with the Apollo 11 crew in 1969, placed special mirrors on the Moon that… 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

Apollo astronauts, starting with the Apollo 11 crew in 1969, placed special mirrors on the Moon that reflect light straight back in the direction it came from. Scientists on Earth fire lasers at these mirrors and time how long the light takes to return, about 2.5 seconds. Because the speed of light is known, they can calculate the distance.

A 1994 report showed that the Moon is moving away by about 3.8 centimeters a year, and a 2016 analysis confirmed this. The cause is ocean tides. The Earth spins faster than the Moon orbits, so the ocean bulge is pulled slightly ahead of the Moon. This bulge pulls the Moon forward, pushing it into a wider orbit, while Earth's rotation slows down.

122 words ・ CEFR B1

和訳を見る

1969年のアポロ11号の乗組員をはじめとするアポロの宇宙飛行士たちは、来た方向へ光をそのまま跳ね返す特別な鏡を月面に置きました。地球の科学者たちはその鏡に向けてレーザーを発射し、光が戻ってくるまでの時間、約2.5秒を測ります。光の速さは分かっているので、距離を計算できるのです。

1994年の報告で、月が1年に約3.8cmずつ遠ざかっていることが示され、2016年の解析でもそれが確かめられました。原因は海の潮の満ち引きです。地球は月が公転するよりも速く自転しているので、海のふくらみは月より少し先へ引きずられます。このふくらみが月を前へ引っぱり、月をより大きな軌道へ押し出す一方で、地球の自転は遅くなるのです。

4択リーディングクイズ

Q1. What is special about the mirrors on the Moon?

Q2. Why is the ocean bulge pulled slightly ahead of the Moon?

Q3. What can we infer about the length of a day on Earth?

重要単語

  • recedeC1
    動詞遠ざかる・後退するThe Moon recedes from Earth every year. re-(後ろへ)+cede(行く)。名詞 recession は「景気後退」。proceed, exceed も同じ cede/ceed の仲間。
  • retroreflectorC1
    名詞再帰反射器(来た方向へ光を返す鏡)Apollo astronauts placed a retroreflector on the Moon. retro-(後ろへ)+reflector。自転車の反射板も同じしくみ。retro(レトロ)は「過去へ戻る」の意味から。
  • tideB1
    名詞潮・潮汐The Moon's gravity causes ocean tides. high tide(満潮)/low tide(干潮)。the tide is turning「形勢が変わりつつある」という比喩も頻出。
  • rotationB2
    名詞自転・回転Earth's rotation is slowly getting slower. rotate(回転する)の名詞形。天体では rotation=自転、revolution=公転と区別する。
  • total solar eclipseC1
    名詞(句)皆既日食A total solar eclipse makes the sky dark during the day. eclipse は「食」。lunar eclipse は「月食」。比喩で「影を薄くする」という動詞にもなる。
  • frictionB2
    名詞摩擦Tidal friction slows down Earth's spin. 物理の「摩擦」のほか、人間関係の「あつれき」の意味でも使う(friction between countries)。
  • lengthenB2
    動詞長くなる・長くするOur days are slowly lengthening. 形容詞+-en で動詞になる型。shorten, widen, strengthen も同じ作り。

動画でもっと知る

4コマでわかる

月は毎年3.8cmずつ地球から逃げている。犯人は「潮の満ち引き」だったの4コマ漫画
月は毎年約3.8cmずつ地球から遠ざかっている。アポロ宇宙飛行士が月に置いた鏡にレーザーを当てて測った数字。犯人は潮の満ち引きで、そのせいで地球の1日も少しずつ長くなっているらしい。

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出典・参考文献(4件)タップで表示
  1. Dickey et al. (1994) Lunar Laser Ranging: A Continuing Legacy of the Apollo Program, Sciencedoi.org
  2. Williams & Boggs (2016) Secular tidal changes in lunar orbit and Earth rotation, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomydoi.org
  3. Murphy (2013) Lunar laser ranging: the millimeter challenge, Reports on Progress in Physicsdoi.org
  4. NASA, Tides, NASA Sciencescience.nasa.gov