地球の潮汐

地球潮汐（固体地球潮汐、地殻潮汐、体潮汐、地表潮汐とも呼ばれる）は、月と太陽の重力によって引き起こされる固体地球の表面の変位です。その主な要素は、約 12 時間以上の周期で 1 メートルレベルの振幅を持ちます。体潮汐の最大の要素は半日周期ですが、日周期、半年周期、2 週間周期の要素も大きく影響します。地球潮汐と海洋潮汐を引き起こす重力は同じですが、その反応はまったく異なります。

周期的な重力のうち大きいのは月からのものですが、太陽の重力も重要です。ここに示す画像は、月が 30°N (または 30°S) の真上にあるときの月の潮汐力を示しています。このパターンは固定されており、赤い領域は月に向かって (または月から真反対に) 向いています。赤は上向きの引力、青は下向きの引力を示します。たとえば、月が 90°W (または 90°E) の真上にある場合、赤い領域は右上の北半球西部に中心があります。赤が上、青が下です。たとえば、月が 90°W (90°E) の真上にある場合、赤い領域の中心は 30°N、90°W、および 30°S、90°E であり、青みがかった帯の中心はこれらの点から等距離にある大円に沿っています。緯度 30° では、月の 1 日に 1 回強いピークが発生し、その緯度で大きな日周力が生じます。赤道に沿って、2 つの同じ大きさの山 (および谷) が半日周の力を与えます。

地球の潮汐は地球全体を包み込み、表面の薄い地殻や陸地によって妨げられることなく、岩石の硬さを無関係にする規模で起こります。海洋の潮汐は、接線力（平衡潮汐を参照）と、同じ駆動力と海盆内の水の動きの周期との共鳴が何日にもわたって蓄積された結果であり、そのため振幅とタイミングはまったく異なり、わずか数百キロメートルの短い距離でも変化します。地球全体の振動周期は天文周期に近くないため、地球のたわみは瞬間的な力によるものです。

周期が 12 時間に近い潮汐成分は、以下の表に示すように、太陽振幅の高さの 2 倍強の月振幅 (地球の隆起/陥没距離) を持ちます。新月と満月では、太陽と月が一直線に並び、月と太陽の潮汐の極大と極小 (隆起と陥没) が加算されて、特定の緯度で最大の潮汐範囲が生じます。月が上弦と下弦の月では、月と太陽の潮汐が垂直になり、潮汐範囲は最小になります。半日周期の潮汐は、約 12 時間ごとに 1 回の完全なサイクル (満潮と干潮) を経て、約 14 日ごとに 1 回の完全なサイクル (大潮と小潮) を経て最大高さになります。

半日潮汐（約 12 時間ごとに最大になる）は主に月潮汐（S ₂のみが純粋に太陽潮汐）によるもので、同じ経度に沿って同時に上昇および下降する扇形（またはセクター）変形を引き起こします。 ^[1]垂直および東西変位のセクター変動は赤道で最大になり、両極で消えます。各緯度に沿って 2 つのサイクルがあり、隆起は互いに反対で、窪みも同様に反対です。日潮汐は太陰太陽潮汐によるもので、モザイク状の変形を引き起こします。垂直および東西の動きは緯度 45 度で最大になり、赤道と両極ではゼロです。モザイク状の変動は緯度ごとに 1 つのサイクル、1 つの隆起と 1 つの窪みがあり、隆起は反対（反対側）にあり、言い換えると、たとえば北半球の西部と南半球の東部になります。同様に、低気圧は、この場合は北半球の東部と南半球の西部で反対方向にあります。最後に、2 週間ごとおよび半年ごとの潮汐は、傾きにより月または太陽の引力が北半球と南半球から交互に遠ざかるため、帯状の変形 (緯度円に沿って一定) があります。緯度 35°16' では垂直方向の変位はゼロです。

これらの変位は垂直方向に影響するため、天文学的な用途では東西および南北の変化はミリ秒角で表されることが多い。重力の勾配は場所によって異なるため、垂直変位はμGalで表されることが多く、距離への変換は1センチメートルあたり約3μGalにすぎない。

主な潮汐成分。振幅は数パーセントの範囲内で記載されているものと異なる場合があります。^{[2] [3]}

潮汐の理論#潮汐の構成要素も参照してください。

沿岸地域では、海洋の潮汐が地球の潮汐とまったく一致しないため、満潮時には重力平衡レベルを超える水が過剰となり、その結果生じる重量差に応じて隣接する地面が沈下します。干潮時には水が不足し、地面が隆起します。海洋の潮汐荷重によって生じる変位は、地球の潮汐による変位を超える場合があります。内陸部の感度の高い機器では、同様の補正を行う必要があることがよくあります。大気の荷重や嵐の現象も測定可能ですが、移動する質量の重量は小さくなります。

地震学者は、中央アジア（ヒマラヤ山脈の北）の潮汐の変化と微小地震の現象が相関関係にあると結論付けている。^[要出典]潮汐による地震誘発を参照。火山学者は、規則的で予測可能な地球の潮汐の動きを、火山の変形をモニターする感度の高い機器の調整とテストに利用している。潮汐も火山活動を引き起こす可能性がある。^{[4] [5]}

地球の潮汐の半日振幅は赤道で約55cm（22インチ）に達することがあり、これは全地球測位システム、超長基線干渉法、衛星レーザー測距測定を使用する測地学で重要です。 ^{[6] [7]}また、正確な天文学的な角度測定を行うには、地球の自転速度（1日の長さ、歳差運動、章動運動に加えて）に関する正確な知識が必要であり、これは地球の潮汐の影響を受けます（極潮汐も参照）。

一部の素粒子物理学実験では、地上の潮汐も考慮する必要があります。 ^[8] たとえば、CERNやSLAC 国立加速器研究所では、大型粒子加速器が適切に動作するために地上の潮汐を考慮して設計されました。考慮する必要がある影響には、円形加速器の円周の変形や粒子ビームのエネルギーなどがあります。 ^{[9] [信頼できない情報源? ] [10] [信頼できない情報源? ]}

天体潮汐は、惑星や衛星などの他の天体にも存在する。地球の月では、天体潮汐は「毎月約±0.1 m変化する」。 ^[11] これは、惑星系の長期的なダイナミクスにおいて重要な役割を果たしている。たとえば、月が1:1自転軌道共鳴に捕らえられ、常に片側を見せているのは、月における天体潮汐によるものである。^[要出典]水星における天体潮汐は、月を太陽との3:2自転軌道共鳴に閉じ込める。 ^[12] 同じ理由で、多くの太陽系外惑星は、その主星とのより高い自転軌道共鳴に捕らえられていると考えられている。 ^[13]

• 愛の数字

• McCully、James Greig、「Beyond the Moon: A Conversational, Common Sense Guide to Understanding the Tides」、World Scientific Publishing Co、シンガポール、2006 年。
• ポール・メルキオール『地球の潮汐』ペルガモン・プレス、オックスフォード、1983年。
• ワイリー、フランシス・E、『潮汐と月の引力』、スティーブン・グリーン・プレス、バーモント州ブラトルボロ、1979年。

• 地球の潮汐に関するBBCの短編ドキュメンタリー[3]