月はなぜ満ち欠けするのか、いつも同じ面が見える理由

月の満ち欠けは、地球の影が月にかかるせいだと思っている人もいるかもしれません。でも、影で月が欠けるのは月食のときだけです。満ち欠けは、太陽に照らされた月の半分を、地球からどの角度で見ているかで決まります。そして月は、いつも同じ面を地球に向けています。この2つのしくみを、国立天文台の解説と論文で確かめます。

01 わかっていること月はなぜ満ち欠けするの？

月は自分では光らず、太陽の光を反射しています。いつも太陽側の半分が照らされていて、その明るい半分を地球からどの角度で見るかで、新月・上弦・満月・下弦と形が変わります。

満ち欠けは、月が地球のまわりを回るにつれて、地球から見た太陽と月の位置関係が変わることで起こります[1]。月と太陽が同じ方向にあると、地球には暗い側が向いて新月になります。正反対の方向にあると、明るい側がすべて見えて満月になります。

新月から次の新月までは、平均29.53日です[1]。月が地球を1周するのは平均27.32日なのに、2日ほど長くかかります。月が回るあいだに地球も太陽のまわりを進むので、月はその分だけ余計に回らないと、太陽との並び方が元に戻らないからです[1]。

新月の瞬間から数えた日数を「月齢」といいます。満月は月齢14.8くらいが目安ですが、月の通り道が楕円なので、実際の満月の月齢は13.9〜15.6日の幅があります[2]。十五夜が満月の日とずれることがあるのは、このためです[2]。

地球の影が月にかかって欠けるのは、満月のときに起こる月食だけです。くわしくは日食と月食の記事で紹介しています。

02 どうやってわかったのか月はなぜいつも同じ面を向けているの？

月が1回自転する時間と、地球のまわりを1周する時間が、どちらも約27.32日で同じだからです。地球の潮汐の力が、月の自転にブレーキをかけて、この状態に落ち着かせたと考えられています。

03 数字と例えでいうと月の自転と満ち欠けを数字でいうと？

月は約27.32日で1回自転し、同じ日数で地球を1周します。満ち欠けの周期はそれより約2.2日長い約29.53日です。月の赤道は時速約17kmで回っていて、自転車くらいの速さです（計算）。

月の赤道の速さは、半径約1737kmの円周（約1万916km）を655.7時間で割って求めました。地球の赤道は、半径約6378kmの円周を約23.93時間（1回の自転）で割りました。満ち欠けの周期は「1÷(1÷27.32−1÷365.26)」で計算しました。

月が地球から離れていることは月の誕生の記事で、満月の大きさの違いはスーパームーンの記事で紹介しています。

04 まだわかっていないこと月の表と裏について、まだ謎なのは何？

月の裏側の地殻が表側より厚い理由は、まだ決着していません。裏側から持ち帰った石の研究で、裏側の内部は表側より乾いている可能性も出てきましたが、表と裏がなぜこれほど違うのかは研究が続いています。

• 裏側の地殻はなぜ厚いのか月の裏側の地殻は、平均すると表側より厚いことがわかっていて、その理由は長く説明されていませんでした[8]。Royら（2014年）は、熱い地球に照らされた表側と冷たい裏側の温度差で説明しましたが[8]、これは計算モデルによる一つの提案で、確かめられてはいません。
• 月の内部の水は、表と裏でちがうのか中国の探査機「嫦娥6号」が裏側から持ち帰った玄武岩の分析では、裏側のマントル（地殻の下の層）は表側より乾いている可能性が示されました[10]。表面の地形だけでなく内部にも表と裏の差があるのか、それが同期回転とどう関係するのかは、これからの研究を待つ段階です。

05関連する記事

06よくある質問

月はなぜ満ち欠けするの？

月はいつも太陽側の半分が照らされていて、その明るい半分を地球からどの角度で見るかで形が変わるからです。地球の影で欠けるのは月食のときだけです。新月から次の新月までは平均約29.53日です。

月はなぜいつも同じ面を向けているの？

月が1回自転する時間と、地球のまわりを1周する時間が、どちらも約27.32日で同じだからです。地球の潮汐の力で月の自転がおそくなり、公転とそろった状態に落ち着いたと考えられています。

月は自転していないの？

自転しています。約27.32日で1回自転していて、地球を1周する時間と同じなので、地球からは止まっているように見えます。赤道での速さは時速約17kmです（計算）。

月の裏側は地球から見えないの？

ほとんど見えませんが、月が少しゆれて見える「秤動」のおかげで、地球からは月面の約59%が見えます。残りの約41%は、探査機などでしか見られません。

満月は月齢15なの？

目安は月齢14.8くらいですが、月の通り道が楕円なので、実際の満月の月齢は13.9〜15.6日の幅があります。十五夜が満月の日とずれることがあるのはこのためです。

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