地球の自転について

 地球の「自転」とは何を指すのか?
 天文ファンにとっては常識的なことなので、本では説明を省いたんですが、ひっかかっちゃった方が多かったようです。


『こんなにへんだぞ空想科学読本』47pについて 投稿者:東条上等兵  投稿日: 4月29日(月)20時47分38秒

「こんなに変だぞ!『空想科学読本』」を読んでちょっと気になったところがありましたので書かせて頂きます。p47の

「地球の自転が停止したら、−(中略)−、1年の内の半分は太陽が絶え間無く照り付け、半分は真っ暗。記録破りの酷暑と極寒地獄が交互に訪れるのだ。」

などと山本先生は書いていますが、これでは年に一回は自転していることになるのではないでしょうか?確かに太陽系外から俯瞰的にみれば自転が停止しているように見えるのでしょうが、天文学的に自転が停止する(回転エネルギーが無くなる)というのは、月の片面しか地球からは見えないのと同じように、絶えず地球の片面が太陽の方に向いているというのが正しいと思うのですが。

> ヒント 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月29日(月)21時28分37秒

え?俺は東条上等兵さんの言うことが正しいと思うんですが。
今現在、地球が太陽の周りを公転して、その上で自転している以上、これから何らかの原因で「自転が止まる」と、公転周期と自転周期がつりあい、月と地球の関係のように、常に一方の面を向けて回るのが自然かと思われます。
なにより、宇宙空間において、絶対的に回転が止まるというのは意味がありません。
そうなると、昼と夜は入れ替わらず、常に昼地帯・夜地帯が発生します。

あのぅ 投稿者:sham  投稿日: 4月29日(月)21時45分19秒

自転の件ですけど...
確か地球が(公転面の"北"だか"上"だかを基準に)1回転する時間は23時間56分4秒だったと記憶してますが、この"1回転"は"自転周期"と同じものでしたっけ、別物でしたっけ?
マジで度忘れしたんで恐縮ですが、
要するにそれが判ればどっちが正しいか判ると思うのですが。

もし別物なら東条上等兵さんはそれを勘違いなさってるんでしょう。
もし同じものならご指摘通りでしょう。

というよりも 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月29日(月)22時05分03秒

東条上等兵さんの説のほうが自然だってことですよ。
通常、自転がブレーキを受ける可能性として最も大きいものは「潮汐力」です。
なんとなく「満潮」「干潮」をイメージしますが、そうではなく、天体の公転の中心に向いている面の方が逆の面より大きな力を受けるために天体にブレーキ作用を及ぼすものです。
月の公転周期と自転周期が等しいのも、これによります。
つまり、エネルギー的に一番低い状態が、地球と月の関係なんですね。
そうである以上、他のどの状態に持っていくにもエネルギーを与える必要があります。
したがって、自転のエネルギーを発電に利用して自転が止まったのならば、東条上等兵さんのいうような状態になるってことです。

修正 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月29日(月)22時07分16秒

×... 天体にブレーキ作用を及ぼすものです
... 天体の自転運動にブレーキ作用を及ぼすものです

vbmanXさん、ありがとうございます。 投稿者:東条上等兵  投稿日: 4月29日(月)22時59分49秒

私の言いたいことは、正にそういうことなんです。ジュラ紀には地球の自転周期は20時間程度だったそうですしね。

あれ?このヤツガレ勘違いしちゃってます? 投稿者:dp  投稿日: 4月29日(月)23時33分18秒

vbmanX殿

え〜と・・・呼び出されて飲んできちゃったので大ボケかますかもしれんですけど・・・間違ってたら、容赦なく叩きのめして下さい

ヒント1
お手元の"こんなにヘンだぞ! 『空想科学読本』/山本弘著"P44〜P46あたりを再読下さい。ここで解説されているのは、柳田氏のとなえる「自転停止説」を受けての検証である

ヒント2
十円でも百円でも良いですけど、2枚用意して下さい
で、一枚のコイン(太陽)を中心として、その周囲をもう一枚のコイン(地球)を、コインの数字が常に上を向いてるように,要は回転(自転)さないように、回転(公転)させると、一周(一年)の間に太陽コインに接してる方向が一周するとおもいます
つまり、そういうことです

ヒント3
くどいようですけど、自転が停止したという理科雄論(略してリカオン)の検証です

とか言ってたら、実はこのヤツガレのいる世界は実は天動説の支配するパラレルワールドで、根本的に天文学の知識が間違ってる可能性もなきしにもあらず
よーし、ガリレオ迫害にいっちゃうぞ!

と、おもったけど 投稿者:dp  投稿日: 4月29日(月)23時38分21秒

あれ?自転が停止した場合は、地球コインの数字を常に進行方向に向けなければいけないんでしたっけ?
これだとそうですね・・・
アカン、何かこんがらがってきたんで一回頭冷やしますわ

自転と公転 投稿者:woo  投稿日: 4月30日(火)06時11分22秒

丸いものが1回転するということは、円の半円を塗りつぶしたものを考えてください作ってもOK,塗りつぶした半円が一度反対側へ徐々に動き元に戻ることです。
この時直径の線は元の線と一致しています(あたりまえですね)。
これを地球だとすると1回の自転です。
それを別の紙に乗せましょうか、思考でも実地でも、その紙を他の人に動かしてもらいましょう。平面上、机の上などがいいですね。
その時に円を動かす訳ですが、直径の両端位置を紙にしるして、中心を画鋲などで止めても良いかな。机にも最初の両端位置を示しましょう
息を合わせて円を回転させます。自転しながら動いてるわけです。
紙のの動きを円(楕円)にすると公転です。自転の基準は机のしるしですので紙のしるしが平行になるように動かしてください。
円を動かさず紙を動かしましょう。
この時円の片側だけが公転中心に向くように紙を動かせばvbmanXさん、東条上等兵さんのおっしゃる動きですが、紙の上のしるしは机の上のしるしに対して回転しています。自転しているわけですね。
机と紙のしるしが平行になるように紙をうごかせば自転していない公転です。
1回転するとはどう言うことかを含めて、よく考えてみてください。
回転と円周運動のふしぎは次のやつで体感できます。
直径が3倍になる円を2つ厚紙で作ります、1cmと3cmと言う風に、上と同じように回転がわかるようにします。大きな円の円周にそって小さな円を回していきます。円周も3倍のはずですが小円は2回転します。ちょっとした不思議です。

vbmanX物理講座 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)08時52分16秒

> wooさん

う〜ん、もうちょい物理の勉強をしてください(笑)ってな冗談は置いといて。

いや、言いたい事は分かりますよ。
確かにその場合、図形的には自転速度はゼロになっています。
しかし、よく考えてみて下さい。
宇宙空間において、自転が止まるということはどういうことでしょう。
例えば、wooさん(質量ゼロ?(笑))の説の場合、確かに太陽系外から見た自転周期はゼロです。
ところが、これを太陽から見ると、地球は明らかに(自転として)一回転しています。
すると、前に俺が書き込んだ「潮汐力」の対象となりますから、
ここからさらに「自転が減速」されていくことになります。
この「減速」がどこまで続くかというと、それは月と地球のような関係までですね。
お分かりいただけるでしょうか。
wooさんの説の場合、(自転は止まっているのだけれども)きわめて不自然なんですよ。
dpさんの疑問も全く同じですね。
ちなみに、自転停止論は柳田氏のものですが、科学的検証は両氏が行なっています。
その両方とも間違っていると思われるわけで(ホントだってば!!(笑))。

補足 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)09時04分03秒

潮汐力による「減速」は、場合によっては「加速」でもあります。
そこんとこ要注意!

1日=自転周期にあらず 投稿者:山本弘  投稿日: 4月30日(火)09時50分52秒

 wooさん、東条上等兵さん、こんにちは。
 すでに他の方からコメントがありますが、もう一度詳しく説明しておきます。
『理科年表』によれば、地球の「自転周期」は0・9973日、つまり23時間56分です。これは間違いではありません。地球は実際に23時間56分で1回転しているのです。
 もし地球が公転していなかったら、ある時刻に真南に太陽があったとすると、きっかり23時間56分後に再び太陽が真南にくることになります。
 しかし、実際は地球は365・2564日で太陽の周囲を回っていますから、23時間56分で公転軌道上を約1度弱移動します。このため、太陽は真南に戻ってきません。さらに1度だけ地球が自転するのに4分かかるわけです。
 繰り返しになりますが、地球の「自転周期」は23時間56分です。地球の「太陽日」は24時間です。
 ですから、「自転が停止」というのは、自転周期が無限大になることであり(この場合、太陽日の長さは1年に延びます)、太陽日が無限大になることではありません。
(実は僕も、『トンデモ本1999』の190ページでうっかり不正確なことを書いて、永瀬唯さんにツッコまれたことがあるんだよね(^^;))

あ、そうか 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)10時28分46秒

最初の東条上等兵さんの書き込みが「1回自転してるのでは」だったからなんだ。
なるほど、wooさん他の説では自転は確かに「1回もしていない」し、自転周期は無限大、そういった点では東条上等兵さんの指摘は誤りですね。
「不自然」って点では確かに東条上等兵さんの指摘が正しいと思いますが。

自転周期が無限大になる? 投稿者:東条上等兵  投稿日: 4月30日(火)21時25分56秒

 山本弘先生、御忙しい中ご苦労様です。えーと、原始太陽系が誕生したときには、原始地球も原始火星も原始木星も、今現在に比べてもっと早くくるくると自転していたはずなんですね。それが太陽の潮汐力もろもろの力を受けてだんだん遅くなり、たぶん太陽が白色ワイ星になるころには、回転するエネルギーを失った各惑星は一面だけを太陽にむけるようになると思うのですが。うーんなんか説明の仕方がおかしいのかなあ。図に書いて説明できればすぐみんな解ると思うのですが、文章で説明しようとするからおかしくなるのかな。(ちゃんと言っておきますが、私は荒らしてるつもりはありませんよ。『さよならジュピター』に関しては私は山本弘先生と久美沙織先生の味方です)Wooさんの説明では自分の頭ではよくわかりません。誰か無理やり図で説明していただけませんか。

東条上等兵さんへ 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)22時09分20秒

山本氏は、「柳田説に合わせてああ書いたんだ」ってな感じのようですよ。
というよりも、ちょっと山本先生、言葉足らずだと思います。
少なくとも、東条上等兵さんの今日の書き込みに関して、間違いはないと思います。
ただし、「自転していない」のではなく、「1回の自転をする」のが自然ってことですが。

>>自転周期が無限大になる?  投稿者:通りすがり  投稿日: 4月30日(火)22時23分23秒

http://www.city.yokohama.jp/yhspot/ysc/earth-rot.html
http://www.newtonpress.co.jp/search2/DATA/img_mhtm/m2000/m200001/c200001p084a.html

補足 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)22時24分06秒

分かりにくい言い方でした。
言い換えると、回転するエネルギーがなくても自転は1回転分だけするというのが天文学的に正しい言い方になると思います。
したがって、「自転がとまる」という言い方に二通りの解釈が発生しても不思議ではないですね。
俺は東条上等兵さんの説が自然で良いと思います。

おりょ? 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)22時26分53秒

同時カキコ。

> 通りすがりさん

あれ?太陽と地球の間での潮汐力は考えなくてもいいのでしょうか?
なんか文章がプロっぽいし、どうだろう?

非常に書き込みづらいですが 投稿者:vbmanX  投稿日: 4月30日(火)23時47分03秒

調べてみた結果、太陽の潮汐力もある程度絡んでいることが分かりました。
やはり、現実的に考えて、「自転の停止」は地球と月のような関係に落ち着くと思われます。
...俺、浮いてる?(笑)

予想通りで安心しました 投稿者:woo  投稿日: 5月 1日(水)02時28分35秒

>1回自転

の後ろの約1日を削ってよかった。山本さん僕は知ってますよ1日の時間は。
地球の1回転=1回自転で、回転(自転)が止まるとは基準に対して静止すること、を理解してほしかったわけです。このことがやっぱり解らなかった。
太陽から見てどうする、運動の中心なのに、同様に地球上、回転軸上もだめ。宇宙空間の不動点を設定してそこから全体を眺めて見ないと。銀河中心なんかいいかな、天の川でも、アンドロメダ銀河でもいいです。
自転が止まると、良く見る星が線になって見える写真は取れません地球上では。夜の間感光し続けてもできません。星は動かないままです、黄道上の星は順にみられなくなりますが。
地球が太陽に同じ面を向けたままだと夜の側でおなじみの写真が取れます、ゆっくりでも自転してるから。星が(太陽も)上り沈むのは自転のせいbyガリレオ・ガリレイ
後、ひま有ったら実験してみて。

自転が遅くなる理由 投稿者:山本弘  投稿日: 5月 1日(水)10時56分33秒

東条上等兵さん、こんにちは。

>えーと、原始太陽系が誕生したときには、原始地球も原始火星も原始木星も、今現在に比べてもっと早くくるくると自転していたはずなんですね。それが太陽の潮汐力もろもろの力を受けてだんだん遅くなり、たぶん太陽が白色ワイ星になるころには、回転するエネルギーを失った各惑星は一面だけを太陽にむけるようになると思うのですが。

 まず地球の自転が遅くなる主な原因は、月による潮汐摩擦です。月によって動かされる海水が海の底をこすったりするので、その摩擦で地球の回転が遅くなる。一方、地球が失った分の角運動量は月が獲得するので、月は地球から離れます。
 今から何十億年か後には、地球の自転は月に対して固定されます。しかし、太陽による弱い潮汐作用がまだ残っているので、今度は太陽に対して固定しようとする力が働き、自転はさらに遅くなっていきます。
 しかし、太陽は白色矮星になる前に、赤色巨星となって膨張する段階があり、その際に地球も月も呑みこまれてしまいます。太陽に対して自転が固定される前に、蒸発してしまうわけです。
 海のない天体の場合でも、潮汐作用によって大地が変形するため、潮汐摩擦が生じます。月が地球に同じ面を向けているのも、水星や金星の自転が遅いのも、潮汐摩擦のためでしょう。
 木星はどうか? 木星の衛星の質量は、木星の質量に比べてきわめて小さいため、大きな影響を及ぼせません。また、太陽から離れているため、太陽の潮汐力の影響も小さなものです。実際、木星の自転周期はたった9時間56分、土星は10時間39分で、太陽系誕生以来、ほとんど遅くなっていないものと思われます。
 ですから、木星や土星の自転が固定されるのは......うーん、何千億年先なんだろ? ちょっと見当がつきません。
 どっちみち、太陽が白色矮星になる頃には、水星も金星も地球もすでに存在しないので、太陽系のすべての惑星が一面を太陽に向ける日は、決してやって来ないのです。

山本さんへ 投稿者:vbmanX  投稿日: 5月 1日(水)11時15分08秒

東条上等兵さんの意見に付け足しで。
もともと、柳田版サル惑星では「自転が停止したのではないか」ということでした。
そして、その理由として、「自転のエネルギーによる発電」を挙げています。
これで自転が停止するならば、地球は太陽に同じ面を向けて回るはずだというのが俺や東条上等兵さんの言い続けてることです。
これについてはどうでしょう?

自転からエネルギーを取り出す方法 投稿者:山本弘  投稿日: 5月 1日(水)11時27分04秒

 さて、自転のエネルギーを取り出すことは原理的には可能です。
 北極点に大きなジャイロを横倒しに置いたところを想像してみてください。ジャイロの軸は同じ方向を向こうとしますから、地上に立っている人間から見ると、このジャイロの軸は地球の自転と同じ周期(23時間56分)で時計回りに回転していることになります。
 その回転運動から電力を取り出すことは可能です。仮にジャイロの摩擦がとてつもなく小さく、回転させ続けるのにわずかな力しか必要でないなら、取り出した電力の一部を用いてジャイロをいつまでも回転させ続けることができるはずです。
 一見、これは永久機関のように見えますが、そうではありません。回転運動から電力を取り出そうとすると、ジャイロにブレーキがかかります。その反動で、地球の自転はほんのわずか遅くなります。取り出した電力に等しいエネルギーを地球が失っているのです。
 この方法で地球の自転エネルギーを取り出し続けると(何億年かかるのか見当もつきませんが)、最終的に地球の自転は停止します。地上に立っている人間から見ると、ジャイロの軸が動かなくなったように見えるわけです。
 当然、この場合の「停止」というのは、東条上等兵さんのおっしゃるような「太陽に対する固定」ではなく、真の意味での停止です。(太陽に対して固定されているなら、まだジャイロの軸は1年周期で回転を続けています)
 柳田氏の前提は、「人間が地球の自転エネルギーを電力として取り出した」というものなのですから、この場合の「自転が停止」というのは、「太陽に対する固定」ではないのは明らかです。ですから、『空想科学映画読本』246ページ【図4】の
「自転が止まると1年の半分が昼、半分が夜になる」
 というキャプションは間違ってはいません。
 問題は、「人間が地球の自転エネルギーを電力として取り出した」という前提が間違っているということなんです。

いろいろパート2 投稿者:vbmanX  投稿日: 5月 1日(水)14時27分45秒

> 山本さんへ「自転運動について」

えっと、ちょっと納得できません(笑)。
「太陽に対してでなく全方位的に自転が止まった状態」と「太陽に1面を向けて回転する状態」では後者の方がエネルギー的に下位に属する気がするのですが。
なぜなら、いずれジャイロも太陽からの引力によって太陽を中心に自転するであろうからです。
どうでしょうか?

変な方向に流れてるぞ 投稿者:ピンクの河馬  投稿日: 5月 1日(水)16時23分27秒

>「太陽に対してでなく全方位的に自転が止まった状態」と
>「太陽に1面を向けて回転する状態」では
>後者の方がエネルギー的に下位に属する気がするのですが。
>なぜなら、いずれジャイロも太陽からの引力によって太陽を中心に
>自転するであろうからです。

と書かれてますが、回転しているジャイロは地球の自転や公転に影響されず、絶えず一定方向に軸を向けようとします。
(ジャイロに回転エネルギーが与えられている間ですが)
ゆえに、地球の自転エネルギーを取り出すために基点としうるのです。
まあ、地球の自転エネルギーを取り尽くして、基点のジャイロも停止してしまって、相当の時間がたてば、太陽からの潮汐力によって、エネルギーが与えられて、一定面を太陽方向に固定してしまいそうですが、たぶんそうはならないと思います。
なぜなら太陽より潮汐力の大きな月が存在しているからです。
おそらく月との潮汐力で互いに同じ面を向けたままの状態になろうとして、そこに太陽の潮汐力が影響して、月の公転周期に近いものの一致しない周期で、地球が自転することになると思います。
で、「地球の自転が止まっている」状態というのは、ジャイロによって自転エネルギーを取り尽くしたあとで、ジャイロが止まった後十分な時間がたってないときになると思います。
だから、山本さんの言っているとおり、
「自転が止まると1年の半分が昼、半分が夜になる」
事になると思います。

ようやく納得しました。 投稿者:東条上等兵  投稿日: 5月 1日(水)23時37分08秒

ピンクの河馬さん、山本弘先生、ようやく納得しました。
そう、月の存在を忘れていました。太陽よりも月の潮汐力のほうが強いのだから、最終的には月の公転周期と一緒か又はそれに近いものになるんでしょうね。あきらめずに説明し続けてくれたことに感謝します。
PS、『さよならジュピター』小説の方は山本先生はお読みになられたのでしょうか、小説はよかったと思うのですが・・・。

言葉が足りないことがありますね 投稿者:woo  投稿日: 5月 2日(木)01時27分51秒

主張がわかってないわけではないですよ、潮汐力をずっといってられた様なんで。
時間を稼ぎつつ、潮汐力について調べていただけで。

>ピンクの河馬さん

の言うようなことになると思えます。
月⇒地球の潮汐力を1とすると、太陽⇒地球の潮汐力は0.46になります。
ちなみに地球⇒月の潮汐力は約22です、そのせいで月の自転周期と公転周期は一緒です。
また地球の自転方向と月の公転方向は一緒なので月が公転することで地球が少しづつ回りそうです、が。
調べて解ったんですが、潮汐力の大きさは以下のようなことが成り立ちます。

(天体が受ける潮汐力)=(潮汐力を及ぼしあう2天体間の引力)x(受ける天体の赤道半径)/(潮汐力を及ぼしあう2天体間の距離)

このことから、太陽⇒地球の潮汐力は、太陽との引力の0.000042倍(0.0042%)
月⇒地球の潮汐力は、月との引力の0.0045倍(0.45%)。

これからも月の影響のほうが大きく、太陽の引力を受けて、位置エネルギーと運動エネルギーの釣り合いより、公転を続けている地球が太陽を向くことはなさそうです。
また、潮汐摩擦は地球の自転が遅くなると少なくなります。地球が止まったとすると、太陽に面した海は常に盛り上がっています(裏側も)、それが約24時間に約1度東に移動します。月は海の盛り上がりを連れて約(28x24)時間で地球を東回りに一周りします。これだけで単位時間あたりの潮汐摩擦が、太陽からのが365分の一に、月からのが28分の一になります。
地球が遅くなって月の公転速度くらいの速さになったら、月を向いたまま同じ速さで自転し時々早くなったりしそう、ではありますがですが、どうも数字によると止まりそうです。
また1度止まると"慣性の法則"byニュートンから動きそうも有りません。
ちなみに上の式は地球上に、地球の質量と同じ質量が有るときの潮汐力です、そんな海はないな。重力による潮汐力崩壊には使えそうだ(中性子星とかBHでの)。
角度(緯度)の影響も最大になってます。
潮汐摩擦も少しづつ減っていきます、最終的にああなるだけで。
間違いは指摘してください。勉強になりました、感謝します。

wooさんへ 投稿者:東条上等兵  投稿日: 5月 2日(木)09時06分59秒

 今気づいたのですが、最終的に地球の自転が停止した場合、つまり山本弘先生がおっしゃるように地球の自転が月の公転とほぼ一致した場合、約15日ごとに昼と夜が交互に来るようになるのではないでしょうか。『こんなに変だぞ!空想科学読本』の47ページには、「1年のうちの半分は太陽が絶え間無く照り付け、・・・」と書いてあったので、やはりこの部分は山本先生の勘違いではないでしょうか。

地球の自転の話、これで最後 投稿者:山本弘  投稿日: 5月 2日(木)10時15分36秒

 東条上等兵さん、こんにちは。

>そう、月の存在を忘れていました。太陽よりも月の潮汐力のほうが強いのだから、最終的には月の公転周期と一緒か又はそれに近いものになるんでしょうね。

 いやいや、僕が言ってもいないことで納得されては困ります(^^;)。
 僕が言ったのは「自然のまま放置しておくと、地球の自転周期は月の公転周期と一致してしまうよ」ということなんです。でも、柳田氏の前提はそれとはまったく違います。
 柳田氏の前提によれば、人類が地球の自転エネルギーを取り出すのに用いた装置は、たった2000年かそこらで地球の自転を止めてしまうほど強力なものだったことになります。ということは、月の潮汐摩擦なんて、この装置によってかかるブレーキに比べりゃ、まったく微々たるもの、無視してかまいません。
 地球の自転周期が月の自転周期を下回るほど遅くなれば、今度は潮汐摩擦は地球の自転を加速させる方向に作用するでしょう。でも、「自転エネルギー取り出し装置」によってかかるブレーキの力は、その力をはるかに上回っているのです。だから、やっぱり最終的に地球の自転は止まってしまいます。
 この装置が使われなくなったら、月の潮汐摩擦に引きずられて、地球はまたゆっくりと自転しはじめるでしょう。でも、それにはいったい何万年かかるでしょうか? 柳田氏が想定している『猿の惑星』の世界では、やはり地球の自転は太陽に対しては(もちろん月に対しても)固定されていないと考えるのが妥当でしょう。(しかし、なんで僕がこんなに柳田氏の擁護をしなくちゃならんのだ(^^;))

 注意していただきたいのは、

A.現実の科学
B.作品内の描写・設定
C.柳田氏が勝手に考えた設定

 この3つをごっちゃにしないということです。
 Bを説明するためにAを持ち出すとか、AとBが矛盾する場合にはそれをフォローする設定(SF考証)を考えるというのはOKです。
 しかし柳田氏の場合、Bと関係のないCを創作して「Aと矛盾する」と笑ったり、AとBが矛盾しているように見せかけるためにAの方をねじ曲げるってことを平然とやっているのが問題なんです。