潮汐と潮汐ダイナミクス

月と太陽の引力は、予測可能な海面の昇降リズムを引き起こしますが、その力を海岸で観測される多様な潮汐へと変えるのは、海洋盆地の形状と地球の自転です。

Definition

潮汐とは、月と太陽の引力と地球の自転が組み合わさって引き起こされる海面の周期的な昇降であり、潮汐ダイナミクスとは、これらの力が海洋の運動をどのように駆動するかを研究する学問分野です。

Scope

このトピックでは、潮汐発生力の重力起源、潮汐の平衡論と動力学理論、潮汐予測に用いられる調和定数、海洋盆地における回転潮汐系（無潮点）の形成、浅海における潮汐の増幅、およびそれに伴う潮流について扱います。

Core questions

• 潮汐を発生させる重力とは何ですか？
• 平衡潮汐論が実際の潮汐を予測できないのはなぜですか、また動力学理論は何を付け加えるのですか？
• 調和定数から潮汐はどのように予測されますか？
• 潮汐の範囲とタイミングが場所によって大きく異なるのはなぜですか？

Key theories

潮汐発生力と平衡潮汐

地球全体にわたる月と太陽の引力の差と軌道加速度が潮汐発生力を生み出し、その理想化された応答が平衡潮汐です。

動力学理論と無潮点系

海洋は瞬時に応答できないため、潮汐は波として伝播し、コリオリ力によって偏向され、盆地によって制約されながら、潮差がほぼゼロの無潮点の周りを回転します。

Mechanisms

月と太陽は地球全体にわたって異なる重力を及ぼし、潮汐膨張を引き起こします。地球が自転し、天体が公転するにつれて、これらの力は海洋盆地を伝播する潮汐波を駆動します。海岸線に制約され、コリオリ力によって向きを変えられた波は、回転する無潮点系を形成し、浅海や湾では共鳴によって潮汐範囲が劇的に増幅されることがあります。

Clinical relevance

潮汐予測は、航海、港湾運営、沿岸工学にとって不可欠です。潮流は汚染物質や栄養素を分散させ、混合を促進し、発電に利用できるエネルギーを運び、高潮と組み合わさって沿岸の洪水リスクを決定します。

History

ニュートンは潮汐発生力と平衡潮汐を説明し、ラプラスは潮汐の動力学方程式を定式化しました。ジョージ・ダーウィンは調和解析を発展させ、ケルビン（ウィリアム・トムソン）は最初の潮汐予測機を製作し、今日でも使用されている正確な潮汐予測の基礎を築きました。

Key figures

• Isaac Newton
• Pierre-Simon Laplace
• George Darwin
• William Thomson

Seminal works

• pughWoodworth2014
• pinet2019

Frequently asked questions

なぜ通常、1日に2回の満潮があるのですか？

潮汐発生力は、地球の月に向いている側と反対側の両方に水の膨らみを生じさせるため、地球が自転するにつれて、ほとんどの海岸は毎日2回の満潮と2回の干潮を経験します。

大潮と小潮は何が原因で起こるのですか？

太陽と月が一直線に並ぶと、それらの潮汐力が加算されて大きな大潮が生じます。それらが直角に位置すると、力が部分的に相殺されて小さな小潮が生じ、約2週間ごとに繰り返されます。