太陽と月から受ける引力の比
地球の位置において,太陽と月から受ける引力の比を概算する。Yahoo!知恵袋より。

私の1分前に寄せられた回答がすばらしいので,まずそちらから紹介。

こういう計算は,詳しいデータを使わず,概算することが大切.

万有引力は質量に比例し,距離の2乗に反比例する.密度を一定とすると,質量は半径の3乗に比例する.太陽と月は視角がほぼ等しいから,両者の半径と距離の比は等しい.ゆえに,密度のことを度外視すれば,万有引力の比は半径の比になる.太陽の半径は地球の半径の約100倍,月の半径は約1/4だから,結局太陽の万有引力は月のそれの約400倍になる.ただし,密度の違いを補正する必要はある.


によれば,密度比は2.4倍。すると,引力比は約170倍ということになろう。

続いて私の回答に距離比400を用いた場合。

地球および月の質量をM,m,相互の距離をrとすると,地球-月系における地球の公転半径は

r\times \frac{m}{M+m}

であるが,M/m \simeq 81 を使えば,r/82 となる。一方太陽-地球系における地球の公転半径は,R \simeq 400r である。

半径R,周期Tの円運動の向心加速度は,

R\left(\frac{2\pi}{T}\right)^2

であるから,求める引力比は太陽-地球系における周期T(12か月),地球-月系における周期t(1か月)として,

\frac{Rt^2}{r/82\cdot T^2} = \frac{ 400\times 1^2 }{ 12^2/82 } \simeq 230

となる。周期に365日と27日を用いれば,約180倍となりこちらの方がより正確である。

ちなみに,潮汐力は距離の3乗に反比例するから,月の方が約2倍大きくなる。

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最終更新:2011年09月12日 11:15