地球の自転速度は？急上昇？なぜ変化を感じないの？マッハ・秒速・時速への換算も

地球の自転速度について、正確な数値を答えられるでしょうか。私たちは地球の自転とともに猛スピードで回転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、音速を超える速さで回転しています。この記事では、地球の自転速度を様々な単位で表現し、なぜその変化を感じないのか、さらには自転速度の変化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、緯度による速度の違い、自転速度を感じない理由、そして最近の自転速度の変化まで、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、測定する場所によって異なります。最も速いのは赤道上であり、時速約1670キロメートルです。より正確には、時速約1674キロメートルとされています。

秒速に換算すると、約465メートル毎秒という計算になります。分速では約27.9キロメートル、つまり1分間で約28キロメートルも移動しているのです。

マッハで表すと、マッハ1が時速約1225キロメートル（音速）ですから、赤道上の自転速度はマッハ約1.37という計算になります。音速を超える速さで回転しているということです。

この速度は、新幹線の最高速度（時速約320キロメートル）の約5倍以上です。ジェット旅客機の巡航速度（時速約900キロメートル）の約1.9倍という計算になります。

地球の自転速度は、地球の公転速度（時速約10万7000キロメートル）と比べると約64分の1ですが、それでも日常生活で経験する速度をはるかに超える猛スピードです。

自転周期と速度の関係

地球の自転周期は1日、つまり24時間です。より正確には、恒星を基準とした自転周期（恒星日）は23時間56分4秒です。

地球の赤道周囲は約4万75キロメートルです。これを23時間56分4秒（86,164秒）で割ると、秒速約465メートルという自転速度が求められます。

項目	数値
地球の赤道半径	約6378km
赤道周囲	約40,075km
自転周期（恒星日）	23時間56分4秒（86,164秒）
赤道上の自転速度	約465m/s（約1674km/h）

太陽を基準とした1日（太陽日）は24時間ちょうどです。恒星日との約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、太陽が同じ位置に戻るには自転も約361度回転する必要があるのです。

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ます。

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自転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30度では、赤道上の速度の約0.866倍、つまり時速約1450キロメートルという計算です。

北緯45度では、赤道上の速度の約0.707倍、つまり時速約1180キロメートルです。北緯60度では約0.5倍、時速約835キロメートルとなります。

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。

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。

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
音速	時速1225km	約1.1分の1

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。

ジェット旅客機の巡航速度が時速約900キロメートルですから、東京での自転速度はその約1.5倍です。音速よりも速い速度で常に移動していることになります。

東西方向への移動と自転速度

飛行機で東西方向に移動する場合、地球の自転速度が影響します。東向きに飛ぶ場合は自転と同じ向きなので、地上から見た速度は飛行機の速度に自転速度を加えたものになります。

逆に西向きに飛ぶ場合は自転と逆向きなので、地上から見た速度は飛行機の速度から自転速度を引いたものになります。ただし、飛行機も大気とともに自転しているため、実際には複雑な関係です。

東京からロサンゼルスへの飛行時間（東向き）は約10時間ですが、ロサンゼルスから東京への飛行時間（西向き）は約11～12時間かかります。この差には、偏西風の影響とともに、地球の自転も関係しているのです。

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。

地球の自転も同じ原理です。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。

もし地球の自転が突然止まったとすると、大気は慣性によって東向きに時速1000キロメートル以上で吹き荒れることになります。これは想像を絶する破壊的な風となるでしょう。

遠心力と重力のバランス

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0.034メートル毎秒毎秒です。地球の重力加速度は約9.8メートル毎秒毎秒ですから、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。

場所	重力加速度	遠心力加速度	実効重力
極地	9.83m/s²	0m/s²	9.83m/s²
赤道	9.81m/s²	0.034m/s²	9.78m/s²
差	–	–	0.05m/s²

体重60キログラムの人なら、赤道上では遠心力により約180グラム軽くなる計算です。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。

地球の自転速度の変化

最後に、地球の自転速度が変化しているのか、特に最近の変化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るのです。

現在、地球の自転は1世紀あたり約1.7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1.7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5万年後には1日が1秒長くなり、約180万年後には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、約6億2000万年前の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。

最近の自転速度の急変化

興味深いことに、最近数年間で地球の自転速度に異常な変化が観測されています。2020年以降、地球の自転がわずかに速くなるという現象が報告されているのです。

2020年7月19日には、1日の長さが通常より1.46ミリ秒短い記録が観測されました。これは観測史上最も短い1日でした。2021年から2022年にかけても、通常よりわずかに短い1日が続きました。

年	現象	1日の長さの変化
長期的傾向	自転の減速	100年で約1.7ms増加
2020年	自転の加速	通常より短い日が多数
2020年7月19日	観測史上最短	通常より1.46ms短い
2022年	やや減速	通常に近づく

この短期的な加速の原因は完全には解明されていませんが、いくつかの仮説があります。地球内部のマントルの対流の変化、大気の循環パターンの変化、氷床の融解による質量分布の変化などが考えられています。

2023年以降は再び通常に近い状態に戻りつつあり、この現象が一時的なものなのか、新しい傾向の始まりなのかは不明です。科学者たちは引き続き地球の自転速度を精密に監視しています。

地球の自転速度の変化は極めて小さく、私たちの日常生活に直接的な影響はありません。しかし、GPS システムや天文観測などの精密な計測には影響を与える可能性があるため、注意深く監視されているのです。

まとめ

地球の赤道上での自転速度は時速約1670キロメートル、秒速約465メートル、マッハ約1.37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、音速を超える速度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1.7ミリ秒ずつ遅くなっています。約6億2000万年前の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。

興味深いことに、2020年以降、地球の自転が一時的にわずかに速くなるという現象が観測されています。原因は完全には解明されていませんが、地球内部や大気の変化が関係している可能性があります。私たちは音速を超える速さで常に回転していますが、それを感じることなく日常生活を送っているのです。