なぜ赤道では重力が小さく、北極・南極では重力が大きくなるのか?

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    さてあなたは同じ地球上でも場所によっては、
    物体に働く重力が少し異なってしまうということはご存知でしょうか。

     

    赤道と北極・南極ではだいたい0.5%ほどの違いがあって、
    赤道付近の方が重力が小さくなり、北極・南極付近の方が重力が小さくなります。

     

    そこでこのページでは、なぜ赤道では重力が小さく、北極・南極では重力が大きくなるのかを簡単に解説します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.なぜ赤道では重力が小さく、北極・南極では重力が大きくなるのか?

     

    ではなぜ赤道付近では重力が小さく、北極・南極付近では重力が大きくなるのかを見ていきましょう。

     

    理由を結論から言ってしまうと、赤道の方が北極・南極よりも物体にかかる遠心力が大きいからです。

     

    どういうことなのか、順番に詳しく解説していきますね。

     

     

    まず地球は反時計回りに自転(1日に1回転)していて、
    地球上に存在している物体には外側へと遠心力が働くことになります。

     

     

    上図のように重力と言うのは引力と遠心力を合わせた力のことなので、
    引力が10で、遠心力が1だとすると”引力10-遠心力1=重力9”となります

     

    引力と重力の違いについて詳しくは下記をご覧ください。

     

    そして遠心力は回転の中心(軸)から距離が遠いほど大きくなり、
    反対に回転する中心から距離が近ければ遠心力は小さくなります

     

    例えば遊びで使うコマを回してみると、遠心力の大きさは下のようになります。

     

     

    上図のようにコマの回転の中心(軸)から遠いほど遠心力は大きくなり、
    反対に回転の中心に近いほど遠心力が小さくなっているのが分かりますよね。

     

     

    地球における重力をコマと同様に考えていくと分かりやすいです。

     

    地球は北極から南極を結んだ直線を回転(自転)の軸にしていて、
    その直線と直角な平面になるものが”赤道”と呼ばれています。

     

     

    コマと同様に考え地球における@・A・Bの地点それぞれの遠心力を見てみると、
    北極(回転の中心)に近いほど遠心力は小さくなり、反対に北極から遠くなれば遠心力は大きくなります

     

    南極の場合も北極と同じで、南極(回転の中心)に近い地点ほど遠心力は小さくなります。

     

     

    また引力・遠心力・重力の大きさを適当な数字で見てみると下のようになります。

     

     

    上図のように回転の中心である北極(または南極)に近づくにつれて、
    遠心力は小さくなっていくため、それにより引力から差し引かれる値が小さくなり重力は大きくなります。

     

    その地点が北極・南極にピンポイントな地点であれば、
    回転の中心に存在するということになり、その地点で働く遠心力はゼロです

     

    なので北極・南極では引力の大きさが、そのまま重力の大きさになります。

     

    これが赤道では重力が小さくなり、北極・南極では重力が大きくなる理由です。

     

     

    ちなみに上で表している数字で引力の大きさを”すべて10”としていますが、
    実際には引力の大きさは地球の中心からの距離で変化します。

     

    例えば高地や低地のように地球の中心からの距離が変わる場所もあるので、
    引力の大きさには多少の誤差があり、地球上であれば引力がすべて同じになるわけではありません。

     

    2.赤道と北極・南極で体重を比べると変化する?

    では赤道と北極・南極では体重が変化するのかを解説します。

     

    結論から言ってしまうと、赤道と北極・南極ではそれぞれ体重が約0.5%ほど変化します

     

    冒頭でも触れていましたが、赤道と北極・南極では重力の大きさが約0.5%ほど異なります。

     

    北極・南極の方が赤道よりも重力が大きいので、北極・南極の方が約0.5%ほど重力が大きいことになります

     

     

    重さは”その物体が持っている質量に重力がかけられたときの値”で、
    体重というのはその人間の持っている質量に重力がかけられた値です。

     

    なので重力が変化すれば、当然ですが体重も同じように変化することになります

     

     

    上図のように北極・南極で体重が60kgだった人は、
    赤道で体重を測ると約59.7kgに減ってしまうんですね。
    (60kgの0.5%だと、300gしか重さは変わらない)

     

    このように赤道か北極・南極かで体重は変化します。

     

    日本でも北海道と沖縄で体重を測ると、重力の違いで異なる値になるとされていますが、体重計によってその地域の重力の設定がされているので変わらない場合も多いです。

     

    北極・南極に距離的に近いのは北海道の方なので、
    同じ体重計であれば北海道の方が体重は重くなります

     

    以上が「なぜ赤道では重力が小さく、北極・南極では重力が大きくなるのか?」でした。

     

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    3.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 赤道では重力が小さく、北極・南極では重力が大きい理由は、赤道の方が北極・南極よりも物体にかかる遠心力が大きいから。
    • 北極・南極の方が赤道よりも重力が約0.5%大きくなり、北極・南極で体重を測る方が赤道よりも約0.5%分増える。

     

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