만조나 간조는 달과 태양의 인력 때문에 생깁니다.
특히 가까이 있어서 더 많은 영향을 미치는 달의 경우를 생각해보면,
만유인력의 법칙에 따라 지구상의 물체에 작용하는 힘은 모두 달의 중심방향으로 향하며, 그 크기는 물체와 달의 질량에 비례하고, 물체와 달의 중심과의 거리의 세제곱에 반비례하므로, 달의 질량에 의해 지구의 각 지점이 받는 인력을 벡터로 표시해보면 아래 그림과 같습니다.
그림출처 http://aped.snu.ac.kr/
그림으로부터 힘의 방향이 달의 중심을 향해있고, 힘의 크기가 달의 중심으로부터 멀어질수록 작아진다는 것을 확인할 수 있습니다.
또한 지표면의 각 지점들은 지구와 달의 공통 질량 중심을 회전하게 되는데, 이 때 각 지점에는 달의 반대쪽으로 향하는 중심에서의 인력과 같은 크기의 원심력이 작용하게 됩니다.
달과 가까운 곳에서는 인력이 원심력보다 크기 때문에 기조력은 달쪽으로 작용하게 되고, 달과 반대쪽에서는 원심력이 인력보다 크기 때문에 기조력이 달반대쪽으로 작용하게 됩니다.
인력과 원심력 두힘의 차이를 그려보면 다음 그림과 같아져서 달의 반대편에서도 만조가 생깁니다.
그림출처 http://aped.snu.ac.kr/
설명에서 눈치채셨겠지만
기조력을 일으키는 원심력은 지구자전에 의한 것이 아니라
"지구와 달의 공통질량중심을 지구가 회전할 때 생기는 원심력"입니다.
그렇기 때문에 원심력의 방향은 달과 반대쪽으로 생기는 것입니다.
참고)
공통질량중심이란,
계도계 다시 말하여 두 개 또는 그 이상의 천체가 한 구조를 이루어 서로 사이에 중심을 기준하여 서로 회전(공전)할 때 천체와 천체 사이의 중심을 말한다.
흔히 달은 지구의 중심을 기준으로 공전하는 것으로 알고 있으나 사실은 그렇지 않다.
달과 지구는 달과 지구사이에 중심축(공통질량중심)으로 서로 반대방향으로 회전(공전)하고 있다. 시이소오 양 끝이 시이소오 중심을 기준하여 서로 반대방향으로 움직이듯이
두 천체의 질량이 차이가 나면 공통질량의 중심은 무거운 쪽으로 치우친다.
지구는 달보다 훨씬 무거우므로 지구와 달의 무게 중심은 지하 약 1700 km 쯤에 있다.
지구와 달은 지구 표면으로부터 약 1700km 지점인 공통질량중심(무게 중심)을 기준으로 공전하고 있다. 이와 같이 두 천체의 질량(크기)에 따라 공통질량의 중심 위치가 다르다.
따라서 지구와 달은 공통질량의 중심으로 서로 회전(공전)하기 때문에
지구는 어디서나 같은 크기의 원심력(회전하면 생기는 힘)을 받는다.
이 원심력과 달이 당기는 만유인력, 이 두 가지 힘을 고려하면
달 쪽은 달의 만유인력이 강하여 달 쪽이 부풀고,
달 반대쪽은 원심력이 강하여 달 반대쪽이 부풀어
양쪽이 똑같은 힘으로 반대 방향으로 당겨지는 힘을 받아 반대쪽도 부푸는 것이다.
대학교 3학년 수준의 답변을 해드리지 못해 죄송하지만
조금이나마 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
두번째로 기조력을 유도해 달라고 하셨는데
마침 저에게 자료가 있는데 수식이 많아 첨부파일로 올려드리니
참고하시기 바랍니다.
감사합니다.
특히 가까이 있어서 더 많은 영향을 미치는 달의 경우를 생각해보면,
만유인력의 법칙에 따라 지구상의 물체에 작용하는 힘은 모두 달의 중심방향으로 향하며, 그 크기는 물체와 달의 질량에 비례하고, 물체와 달의 중심과의 거리의 세제곱에 반비례하므로, 달의 질량에 의해 지구의 각 지점이 받는 인력을 벡터로 표시해보면 아래 그림과 같습니다.
그림출처 http://aped.snu.ac.kr/
그림으로부터 힘의 방향이 달의 중심을 향해있고, 힘의 크기가 달의 중심으로부터 멀어질수록 작아진다는 것을 확인할 수 있습니다.
또한 지표면의 각 지점들은 지구와 달의 공통 질량 중심을 회전하게 되는데, 이 때 각 지점에는 달의 반대쪽으로 향하는 중심에서의 인력과 같은 크기의 원심력이 작용하게 됩니다.
달과 가까운 곳에서는 인력이 원심력보다 크기 때문에 기조력은 달쪽으로 작용하게 되고, 달과 반대쪽에서는 원심력이 인력보다 크기 때문에 기조력이 달반대쪽으로 작용하게 됩니다.
인력과 원심력 두힘의 차이를 그려보면 다음 그림과 같아져서 달의 반대편에서도 만조가 생깁니다.
그림출처 http://aped.snu.ac.kr/
설명에서 눈치채셨겠지만
기조력을 일으키는 원심력은 지구자전에 의한 것이 아니라
"지구와 달의 공통질량중심을 지구가 회전할 때 생기는 원심력"입니다.
그렇기 때문에 원심력의 방향은 달과 반대쪽으로 생기는 것입니다.
참고)
공통질량중심이란,
계도계 다시 말하여 두 개 또는 그 이상의 천체가 한 구조를 이루어 서로 사이에 중심을 기준하여 서로 회전(공전)할 때 천체와 천체 사이의 중심을 말한다.
흔히 달은 지구의 중심을 기준으로 공전하는 것으로 알고 있으나 사실은 그렇지 않다.
달과 지구는 달과 지구사이에 중심축(공통질량중심)으로 서로 반대방향으로 회전(공전)하고 있다. 시이소오 양 끝이 시이소오 중심을 기준하여 서로 반대방향으로 움직이듯이
두 천체의 질량이 차이가 나면 공통질량의 중심은 무거운 쪽으로 치우친다.
지구는 달보다 훨씬 무거우므로 지구와 달의 무게 중심은 지하 약 1700 km 쯤에 있다.
지구와 달은 지구 표면으로부터 약 1700km 지점인 공통질량중심(무게 중심)을 기준으로 공전하고 있다. 이와 같이 두 천체의 질량(크기)에 따라 공통질량의 중심 위치가 다르다.
따라서 지구와 달은 공통질량의 중심으로 서로 회전(공전)하기 때문에
지구는 어디서나 같은 크기의 원심력(회전하면 생기는 힘)을 받는다.
이 원심력과 달이 당기는 만유인력, 이 두 가지 힘을 고려하면
달 쪽은 달의 만유인력이 강하여 달 쪽이 부풀고,
달 반대쪽은 원심력이 강하여 달 반대쪽이 부풀어
양쪽이 똑같은 힘으로 반대 방향으로 당겨지는 힘을 받아 반대쪽도 부푸는 것이다.
대학교 3학년 수준의 답변을 해드리지 못해 죄송하지만
조금이나마 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
두번째로 기조력을 유도해 달라고 하셨는데
마침 저에게 자료가 있는데 수식이 많아 첨부파일로 올려드리니
참고하시기 바랍니다.
감사합니다.
