潮汐のしくみ · TideLab

満ち潮と引き潮

海辺で一日過ごすと、海水が満ちては引くのが見えます。いちばん高くなるのが満潮、いちばん低くなるのが干潮です。中国語では昼の満ち引きを潮、夜のものを汐と呼び、合わせて潮汐といいます。

中国の海岸の多くでは一日に2 回の満潮と 2 回の干潮があり、満潮の時刻は毎日約 50 分ずつ遅れます。これは月の出が毎日遅れる時間とちょうど同じです。右下の小窓には観測地点の海辺の水位がずっと表示されています。

起潮力

月の引力は地球の場所によって大きさも向きも違います。月側は近いので引力が大きく、反対側は遠いので小さくなります。

地球と月は共通重心のまわりを回っているので、地球上のどの場所にも同じ慣性遠心力がはたらきます。その大きさは地球の中心にはたらく月の引力と等しく、向きは月と反対です。

二つを合わせたものが起潮力です。月に面した点と反対側の点ではどちらも外向きでほぼ同じ大きさ、両側では地球の中心を向きます。起潮力は地球と月の距離の3 乗に反比例し、距離が半分になると 8 倍になります。

一日二回の満ち引き

起潮力によって海水は月直下点とその反対側に集まり、二つの潮汐のふくらみができます。その間をとり巻く帯が干潮帯です。

ふくらみは月についていくのでほとんど動かず、その下で地球が西から東へ自転します。金色の観測地点はふくらみを通るたびに満潮、干潮帯を通るときに干潮になり、一日に満潮と干潮が 2 回ずつあります。

月は軌道上を一日に約 13° 東へ進むので、地球がふたたび月に正対するには 24 時間 50 分かかります。そのため満潮は毎日約 50 分遅れ、2 回の満潮の間隔は約 12 時間 25 分になります。

大潮と小潮

太陽は巨大ですがとても遠いため、その起潮力は月の約 0.46 倍しかなく、小さめのふくらみを一対つくります。

新月（旧暦 1 日）と満月（15 日）のころは太陽・地球・月がほぼ一直線に並び、二対のふくらみの向きがそろって重なり、潮位差が最大になります。これが大潮です。上弦（8 日）と下弦（23 日）のころは太陽と月が直角の方向にあり、太陽のふくらみが月の干潮帯に重なって打ち消し合い、潮位差が最小になります。これが小潮です。

唐代の竇叔蒙は『海濤志』の中で、潮汐が月の満ち欠けとともに変わることをすでに記していました。

日潮不等

月の軌道は赤道に対して傾いているので、月の赤緯は約 27.3 日の周期で南北を行き来します。月が赤道の上にあるときは二つのふくらみが赤道に対して対称で、同じ緯度での一日 2 回の満潮は同じ高さです。

月が北にあると、月側のふくらみは北半球へ、反対側のふくらみは南半球へずれます。金色の緯度線上の観測地点は一日に一周し、一方のふくらみの厚いところを通り、もう一方はへりを通るので、2 回の満潮は一方が高く一方が低くなります。これを日潮不等といいます。緯度が高く月の赤緯が大きいほど差ははっきりし、一日に満潮が 1 回しかない海域もあります。