地球はどうして自転しているの?


地球は自転しているのですか?
磁場とは何ですか?
こんにちは。
小学生の息子に”地球はなんで自転してるの”と聞かれ困っています。自転・公転の方向は地球誕生のときの影響で決定されたと思って良いのでしょうか?? 

1999年12月17日に、また、2000年1月25日に同じ質問を頂きました。ご質問を頂きました。
この質問に関して、先日(1/26)メールを頂きました。文末に紹介致します. 


まず、お二人から受けた「どうして地球が自転しているか」という質問ですが、

 実は、地球は生まれたときから回っているのです。なぜ、回っているかはこの地球 のどのようにして誕したかということとかかわりがあります。

 では、地球はどのようにして生まれたのでしょう。

 今から約46億年前宇宙の中のチリやガスが、回転しながら、重力(引力)によっ て互いに引き寄せられ集まってきました。このときの回転が46億年も経った今でも 残っているのですその名残が地球や他の惑星の自転や公転として残っていると考え られています。ですから、太陽も、地球も、火星も木星も土星もみな同じ方向に回転 しています。自転も公転も大体同じ方向です。これは、太陽系が一つの回転の中から 生まれてきた証拠であると考えられています。

次に「磁場とは何か」ですが、

地球に磁場があるから、その磁場とは何かということだろうと思います。

 磁石は知っていますよね。磁石は鉄などの金属を引き寄せたり、磁石同士でくっつい たり反発したりしますよね。この磁石が引き寄せたり反発したりする力のある空間のことです。この磁場がどのように磁石から出ているかを簡単に見る方法があります。 砂鉄をご存知ですか?薄い紙の下に磁石を置いて、その上に砂鉄をまきますする と、砂鉄は磁石のN極とS極に集まりますが、このとき砂鉄が描く模様が磁力線といわ れるもので、その線に沿って磁場が存在するのですもし砂鉄があれば試してみてく ださい。砂鉄は、海や砂場で磁石を使って集めることができます。

さて、今度は地球の磁場についてお話しましょう。

 方位磁針(コンパス)は必ず北を指しますね。方位自信は磁石でできているので す。このことから、地球が磁石のように磁場を持っていることが判ります。では、どうして地球は磁場を持っているのでしょう?

 地球はその中心に核があり、その外側にマントルがあって、更にその外側に地殻が あり、この地殻の上に私たちは住んでいます。この地球の核の部分はとかニッケルとかでできていると考えられています。核の中でも最も中心の部分の内核は固体です が、その外側の外核の部分は高温のために鉄やニッケルが溶けて液体になっている 考えられています。この外核の液体部分は、地球の自転による回転や高温の熱による 対流のために、弱い電流が流れていていると考えられています。電磁石のように、も のに電気が流れると磁場を作るのと似た現象です。これが地球の磁場を作り出している源だと考えられています


地球が自転している理由について1月26日に科学を愛する者さんから以下のようなメールを頂きました。

地球はどうして自転しているか?
の回答に置いて全ての惑星が同じ方向に自転しているような記載がありましたが
逆方向に自転する惑星もあるのでその事は正確に伝えた方が良いと思います。
また、逆方向に自転する惑星はご存じと思いますのであえて記載しません

 ご指摘ありがとうございます。まったくそのとおりです。実は太陽系には自転方向が逆転している惑星があります。逆転している理由の定説がないようなので、上の説明では省略いたしましたが、自転が逆転していることは知っておいたほうがいいですね。

 ということで、まず、惑星のデータについて、下に紹介します。

  視半径 赤道 重力 衛星 質量 密度 自転 赤道 軌道長 離心率 軌道 公転 会合
半径 周期 傾斜角 半径 傾斜角 周期 周期
   ′ ″  km 地球=1 地球=1 g/cm3  ° 地球=1 e ° 日 
太陽 15 59.64 696000 28.01 332946 1.41 25.38 7.25          
水星 5.49 2440 0.38 0 0.05527 5.43 58.65 ~0 0.3871 0.2056 7.005 87.99 115.9
金星 30.16 6052 0.91 0 0.815 5.24 243.02 177.4 0.7233 0.0068 3.395 224.7 584
地球 6378 1 1 1 5.52 0.9973 23.44 1 0.0167 0 365.24
火星 8.94 3397 0.38 2 0.1074 3.93 1.026 25.19 1.5237 0.0934 1.85 686.98 779.9
木星 23.46 71492 2.37 >16 317.83 1.33 0.414 3.1 5.2026 0.0485 1.303 4332.5 398.9
土星 9.71 60268 0.94 >18 95.16 0.69 0.444 26.7 9.5549 0.0555 2.489 10759.3 378.1
天王星 1.93 25559 0.89 15 14.54 1.27 0.718 97.9 19.2184 0.0463 0.773 30688.4 369.6
海王星 1.17 24764 1.11 8 17.15 1.64 0.671 27.8 30.1104 0.009 1.77 60182.4 367.5
冥王星 0.04 1137 0.07 1 0.0023 2.21 6.387 120 39.5404 0.249 17.145 90505.6 366.7

 ます、起動傾斜角を見てください。起動傾斜角は最大で冥王星の17.1度です。ですから太陽系の惑星は、ほぼ同じ平面状にあるといえます。また、公転方向も一緒で同じ方向に回転しています。ところで、赤道傾斜角というのを見てください。赤道傾斜角は公転軌道面に対して赤道面が何度に傾いていいるかを示しています。従って、0度で、北極が上になり、公転軌道と同じ方向に回転していることになります。90度で真横を向いていることになりますから、90度を超えると、自転方向が公転方向と逆になります。すると、金星は177度でまったく逆向きの回転をしていることが判ります。天王星は98度でほぼ横向き、冥王星でも120度でほぼ横向きで逆転しています。これらの惑星の自転が逆転している理由は未だわかっていませんが、金星に関してはその自転周期が243日と長く、公転周期とほぼ同じです。この自転周期の長さから金星に関してはほとんど回転方向が逆転していることと、金星が最も地球に近づいたときに金星は地球に対していつも同じ方向を向けていることから、地球の公転、金星の公転、金星の自転は同期していることがわかります。これらのことから、最初は地球と同じように公転方向に回転していたものが、地球と太陽の重力や潮汐力の影響で回転方向が逆転したのではないかとも言われていますまた、天王星や冥王星については、大隕石や彗星等との衝突や接近によって変化したという考え方もあるようですが、はっきりとはしていません。しかし、太陽系が渦の中から生まれ、その回転が今まで残っていることは、軌道面が一緒であることや公転方向が一緒、自転方向も公転方向と同じ惑星が多いこと等から明らかです。

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