#7 月はなぜいつも同じ面を地球に向けている？自転と公転の仕組み

NoPちゃんがふと、夜空を見上げると月が煌々と輝いてたんだ。

「いつ見てもきれいだな～、昔からずっと見てても変わらないな～」と思ったんだ。

でもそこで「ん？なんで月っていつも同じ模様なんだ？」そんな疑問が浮かんだんだ。

じゃあ調べてみよう！月はなぜいつも同じ面を地球に向けている？自転と公転の仕組み！

結論

結論からいうと、月が地球のまわりを1周する時間と、月自身が1回自転する時間がほぼ同じだからです。

月は「自転していない」ように見えますが、実際には約27.3日かけて1回自転しています。

そして、地球のまわりを1周するのにも約27.3日かかります。

この2つの周期がそろっているため、月は地球に対していつもほぼ同じ面を向け続けています。

この状態を、

潮汐固定（ちょうせきこてい）

といいます。

月は本当に自転しているの？

月はいつ見ても同じような模様に見えるため、

「月は自転していないのでは？」

と思うかもしれません。

でも、もし月が自転していなかったら、地球のまわりを1周する間に、地球から見える面は少しずつ変わっていきます。

例えば、月の片面に印をつけて、その向きを変えずに地球のまわりを1周させるとします。

すると最初はその印が地球側を向いていても、半周したころには反対側を向いてしまいます。

つまり、

いつも同じ面を地球に向け続けるためには、月自身も回転しなければならない

ということです。

1周する間に1回転している

月は地球のまわりを約27.3日で1周します。

そして、自分自身も約27.3日で1回転します。

これによって、

• 地球のまわりを4分の1周したら、自転も4分の1回転
• 半周したら、自転も半回転
• 1周したら、自転も1回転

となります。

そのため、地球から見ると常にほぼ同じ面がこちらを向きます。

このように、

公転周期と自転周期が一致している状態

を同期回転ともいいます。

なぜ周期が同じになったの？

では、なぜ月の自転と公転の周期は同じになったのでしょうか。

その原因が、

地球の重力による潮汐力

です。

地球の重力は、月全体にまったく同じ強さで働いているわけではありません。

地球に近い側のほうが少し強く、遠い側では少し弱くなります。

そのため、月にはわずかに引き伸ばすような力がかかります。

この力を潮汐力といいます。

昔の月はもっと速く回っていた

月ができたばかりのころは、現在よりも速く自転していたと考えられています。

しかし、地球の潮汐力によって月の形にはわずかなゆがみが生じます。

月が速く自転していると、そのゆがみの向きと地球の方向にズレができます。

すると地球の重力がそのズレを引っ張り、月の自転にブレーキをかけるように働きます。

それが非常に長い時間続いた結果、月の自転速度は少しずつ遅くなりました。

最終的に、

地球のまわりを1周する時間と、自転する時間が同じ状態

になると、地球に対する月の向きがほぼ固定されます。

この状態では、それ以上自転速度を大きく変える力が働きにくくなるため、現在の状態が保たれています。

「月の裏側」はずっと暗いの？

月にはよく、

「月の裏側」

という言い方があります。

そのため、裏側には太陽の光が当たらず、ずっと暗いようなイメージを持つことがあります。

でもこれは違います。

月の裏側にも普通に太陽の光は当たります。

月が地球のまわりを回るにつれて、月の表側にも裏側にも昼と夜があります。

つまり、

地球から見えにくい側＝暗い側

ではありません。

正確には、

地球から普段見えない側

です。

本当に月の半分しか見えないの？

実は、地球から見える月の範囲はぴったり50％ではありません。

月の軌道は完全な円ではなく、わずかに楕円形です。

さらに、月の自転軸や軌道にも傾きがあります。

そのため、地球から見ると月が少しだけ左右や上下に揺れているように見えます。

この現象を、

秤動（ひょうどう）

といいます。

秤動によって、長い期間をかけて観察すると、地球からは月面全体の約59％を見ることができます。

ただし、一度に見えるのはおよそ半分です。

地球もいつか月に同じ面を向ける？

実は、地球も月から影響を受けています。

月の重力による潮汐力は、地球の自転にもブレーキをかけています。

そのため、地球の自転速度は非常にゆっくりですが変化しています。

理論上、ものすごく長い時間がたてば、地球も月に対して同じ面を向き続ける状態に近づく可能性があります。

ただし、その変化には非常に長い時間が必要です。

月以外にもある

潮汐固定は、月だけに起きる特別な現象ではありません。

太陽系の多くの衛星も、親となる惑星に対してほぼ同じ面を向けています。

例えば、

• 木星の衛星
• 土星の衛星
• 火星の衛星

などにも潮汐固定されているものがあります。

巨大な惑星の近くを長い間回っている衛星では、潮汐力によって自転速度が変化し、同期回転になることが珍しくありません。

まとめ

月がいつも同じ面を地球に向けているのは、

月の自転周期と公転周期がどちらも約27.3日で一致しているからです。

月は自転していないのではなく、地球を1周する間にちょうど1回自転しています。

そしてこの状態になった原因は、地球の重力による潮汐力です。

長い時間をかけて月の自転にブレーキがかかり、最終的に地球のまわりを回る周期と自転周期がそろいました。

普段何気なく見ている月がいつも同じ模様に見えるのは、

地球と月が何十億年もの時間をかけて作り上げた重力のバランス

によるものなのです。

キーワード

月 / 自転 / 公転 / 潮汐固定 / 同期回転 / 潮汐力 / 月の裏側 / 秤動 / 宇宙

※本記事では、文章作成および画像生成の一部にAIを活用しています。