地球の自転速度は？なぜ変化を感じないの？マッハ・秒速・時速への換算【日本：赤道：昔等】

地球は常に回転しているという事実を、日常生活で実感できるでしょうか。私たちは地球の自転とともに猛スピードで移動しているにもかかわらず、その動きを全く感じることはありません。

地球の赤道上での自転速度は時速約1670キロメートルであり、この驚異的な速さで地球は24時間で1回転しています。この記事では、地球の自転速度を様々な単位で表現し、なぜ私たちがその変化を感じないのか、さらには場所による速度の違いについても詳しく解説していきます。

時速、秒速、マッハでの表現、日本での自転速度、そして自転速度を感じない理由まで、地球の自転に関する包括的な情報をお伝えします。

地球の自転速度の基本

それではまず、地球の自転速度を様々な単位で正確に表現する方法について解説していきます。

赤道上での自転速度

地球の自転速度は場所によって異なりますが、最も速いのは赤道上です。地球の赤道周囲は約4万75キロメートルであり、これを24時間（正確には23時間56分4秒）で1周するため、赤道上の自転速度は時速約1670キロメートルとなります。

より正確に計算すると、地球の赤道半径は約6378キロメートルですから、赤道周囲は2π×6378≒40,075キロメートルです。これを1日の正確な時間である86,164秒（23時間56分4秒）で割ると、秒速約465メートルという計算になります。

この速度は音速（マッハ1、時速約1225キロメートル）を超えており、マッハ約1.36に相当します。つまり、赤道上に立っている人は、音速を超える速さで東に向かって移動しているのです。

ジェット旅客機の巡航速度は時速約900キロメートルですが、赤道上の自転速度はその約1.9倍です。新幹線の最高速度が時速320キロメートル程度ですから、その約5倍以上という驚異的な速さでしょう。

自転周期と速度の関係

地球の自転周期は1日ですが、正確には恒星日と太陽日という2つの定義があります。恒星日は地球が360度回転するのにかかる時間で、23時間56分4秒です。

太陽日は太陽が南中してから次に南中するまでの時間で、24時間ちょうどです。この4分間の差は、地球が太陽の周りを公転しているために生じます。地球が1日で約1度公転するため、自転も361度回転しなければ太陽が同じ位置に戻らないのです。

自転周期	時間	意味
恒星日	23時間56分4秒	360度回転する時間
太陽日	24時間	太陽が南中する周期
差	3分56秒	公転による影響

自転速度の計算には通常、恒星日を使います。これにより、地球が実際に360度回転する速度を正確に求められるのです。

緯度による速度の違い

地球の自転速度は緯度によって大きく異なります。赤道から離れるほど、つまり緯度が高くなるほど自転速度は遅くなり、北極点や南極点では自転速度はゼロになります。

これは地球が球体であり、緯度が高くなるほど地球の中心軸からの距離が短くなるためです。同じ24時間で1回転するとしても、回転する円の大きさが小さくなれば、その円周上を移動する速度も遅くなります。

緯度θ（シータ）での自転速度は、赤道上の速度に「cosθ」を掛けた値になります。例えば北緯45度では、赤道上の速度の約0.707倍、つまり時速約1180キロメートルという計算です。

北極点や南極点では、地球の自転軸上に位置するため、移動速度はゼロですが、24時間で1回転するという回転運動は存在します。その場でゆっくりと回転している状態でしょう。

日本での自転速度

続いては、日本における地球の自転速度について確認していきます。

日本の緯度と自転速度

日本列島は北緯約20度から北緯45度に位置しています。東京の緯度は北緯約35度40分、大阪は北緯約34度41分、札幌は北緯約43度4分、那覇は北緯約26度12分です。

東京での自転速度を計算してみましょう。緯度35.67度でのcos値は約0.813ですから、東京での自転速度は赤道上の速度1670キロメートル×0.813≒約1360キロメートル毎時という計算になります。

日本国内でも緯度の違いにより、那覇と札幌では約280キロメートル毎時も自転速度が異なります。より南に位置する那覇の方が速く移動していることになるのです。

秒速に換算すると、東京での自転速度は約378メートル毎秒です。これは音速（秒速約340メートル）よりもわずかに速い速度であり、マッハ約1.1に相当します。

日本での体感と実際の速度

東京で時速約1360キロメートルという速度は、日常生活の移動速度と比較すると驚異的な速さです。

新幹線の最高速度が時速320キロメートル程度ですから、東京での自転速度はその約4.3倍です。高速道路を走る車の速度が時速100キロメートルとすると、その約13.6倍という計算になります。

比較対象	速度	東京の自転速度との比較
徒歩	時速5km	約272分の1
自転車	時速20km	約68分の1
車	時速100km	約13.6分の1
新幹線	時速320km	約4.3分の1
飛行機	時速900km	約1.5分の1
東京の自転速度	時速1360km	–

私たちは日常生活で時速100キロメートルでも速いと感じますが、実際には常にその10倍以上の速さで東に向かって移動しているのです。

季節や時刻による変化

地球の自転速度は基本的に一定ですが、極めて微細な変動があります。地球の自転は完全に均一ではなく、様々な要因によってわずかに加速したり減速したりしているのです。

月や太陽の潮汐力、大気の循環、海流の変化、氷床の融解、地震などの地殻変動、さらには地球内部のマントルの対流まで、多くの要因が地球の自転速度に影響を与えています。

ただし、これらの変化は極めて小さく、1日の長さが数ミリ秒変動する程度です。私たちが日常生活で感じられるレベルの変化ではありません。長期的には、月の潮汐力により地球の自転は徐々に遅くなっており、約10万年で1秒程度ずつ1日が長くなっていると計算されています。

なぜ自転速度の変化を感じないのか

次に、これほど速く回転しているにもかかわらず、なぜ私たちがその動きを感じないのかを見ていきましょう。

慣性の法則による説明

私たちが地球の自転を感じない最大の理由は、慣性の法則によるものです。地球とともに回転している私たちの体や周囲のすべての物体が、同じ速度で移動しているため、相対的な速度差が生じないのです。

電車の中で等速直線運動をしているときを考えてみましょう。電車が一定の速度で走っている限り、私たちは電車の動きを感じることができません。窓の外を見て初めて、電車が動いていることに気づきます。これと同じ原理が地球の自転にも当てはまるのです。

地球の自転速度は一定であり、加速も減速もしていません。ニュートンの運動の第一法則（慣性の法則）により、等速で運動している物体の中にいる観測者は、その運動を感じることができないのです。

大気も一緒に回転している

もし地球だけが回転して大気が回転していなければ、私たちは時速1000キロメートルを超える猛烈な風を感じることになるでしょう。しかし実際には、大気も地球と一緒に回転しています。

大気は地球の重力に引かれており、地球とほぼ同じ速度で回転しています。そのため、地表に対して静止している状態では、大気も相対的に静止しており、風を感じることはありません。

風が吹くのは、地球の自転によるものではなく、気圧の差や温度差によって大気が地球に対して相対的に移動するためです。台風や偏西風などは地球の自転の影響を受けますが、それは「コリオリの力」という見かけの力によるものでしょう。

重力と遠心力のバランス

地球が回転していると、遠心力が働くはずですが、なぜ私たちは空に飛ばされないのでしょうか。

地球の重力は遠心力よりもはるかに強いため、私たちは地表に引きつけられています。赤道上で最も遠心力が大きくなりますが、それでも重力の約0.3パーセント程度にしかなりません。

赤道上での遠心力による重力の減少は、約0.03m/s²です。地球の重力加速度は約9.8m/s²ですから、遠心力によって体重が約0.3パーセント軽くなる計算になります。体重60キログラムの人なら、約180グラム軽くなるのです。

場所	重力加速度	遠心力の影響
極地	9.83m/s²	なし
赤道	9.78m/s²	約0.03m/s²
差	0.05m/s²	約0.5%

この差は極めて小さく、日常生活で感じることはできません。また、地球が扁平な形をしているのも、この遠心力の影響です。赤道付近が膨らむことで、遠心力と重力のバランスが取れているのです。

自転速度の変化と影響

最後に、地球の自転速度の長期的な変化とその影響について見ていきます。

地球の自転は遅くなっている

地球の自転速度は、長期的には徐々に遅くなっています。主な原因は月による潮汐力です。月の重力が地球の海水を引っ張ることで潮の満ち引きが生じますが、この潮汐摩擦によって地球の回転エネルギーが失われています。

現在、地球の自転は1世紀あたり約2ミリ秒ずつ遅くなっていると推定されています。つまり、100年で1日の長さが約2ミリ秒長くなるということです。

この速度で計算すると、約4万年後には1日が1秒長くなり、約140万年後には1日が1分長くなる計算です。地質学的なタイムスケールでは、4億年前の1日は約22時間だったと推定されています。

うるう秒という調整

地球の自転が遅くなることで、原子時計による時刻と地球の自転に基づく時刻にずれが生じます。このずれを調整するために、「うるう秒」という1秒の挿入が不定期に行われています。

1972年にうるう秒の制度が始まって以来、これまでに27回のうるう秒が挿入されています（2024年時点）。最近では2016年12月31日に挿入されました。

将来的には、うるう秒の制度を廃止し、より大きな調整を数百年に一度行う案も検討されています。現代社会ではコンピューターシステムやGPS、通信ネットワークなど、精密な時刻管理が必要なシステムが増えており、うるう秒の挿入が混乱を引き起こす可能性があるためです。

もし自転速度が変わったら

もし地球の自転速度が急激に変化したらどうなるでしょうか。この思考実験は、自転速度の重要性を理解するのに役立ちます。

地球の自転が突然止まったとすると、慣性の法則により、地表のすべての物体は時速1000キロメートル以上で東に向かって飛ばされることになります。建物は崩壊し、海水は陸地を覆い、壊滅的な被害が生じるでしょう。

逆に自転速度が2倍になったとすると、遠心力が4倍になります。赤道付近では重力が大幅に減少し、物体が宙に浮き始める可能性があります。また、1日が12時間になるため、昼夜のサイクルも大きく変化するでしょう。

シナリオ	影響
自転が停止	慣性で物体が飛ばされる、1日が1年になる
自転が2倍	遠心力4倍、1日が12時間、重力減少
自転が半分	1日が48時間、気候変動、遠心力減少

幸いなことに、地球の自転速度が急激に変化することはありません。変化は極めてゆっくりとしたペースで進むため、生命や環境が適応する時間があるのです。

まとめ

地球の自転速度は赤道上で時速約1670キロメートル、秒速約465メートル、マッハ約1.36という驚異的な速さです。東京では時速約1360キロメートル、秒速約378メートルで東に向かって移動しています。

私たちがこの速度を感じないのは、慣性の法則により等速運動では変化を感じないこと、大気も一緒に回転していること、周囲のすべてが同じ速度で動いているためです。遠心力は重力の約0.3パーセント程度にしかならず、私たちを空に飛ばすことはありません。

地球の自転は月の潮汐力により徐々に遅くなっており、1世紀あたり約2ミリ秒ずつ遅くなっています。4億年前の1日は約22時間だったと推定され、このずれを調整するために不定期にうるう秒が挿入されています。

私たちは音速を超える速さで常に移動していますが、それを感じることなく日常生活を送っています。この事実は、地球という惑星の上で生命が存在できる絶妙なバランスを示しているでしょう。