地球はどうして丸いの？

仕組みの科学

星が丸くなる主役は重力である。質量をもつものはすべて、たがいに引きあう万有引力をおよぼしあう。天体の材料となるガスや岩が宇宙で集まりはじめると、その全体が自分自身の重力で中心へ向かって引かれていく。重要なのは、この引く力に方向のかたよりがないことだ。中心から見て、どの向きにある物質も同じように中心へ引き寄せられる。すると、まわりよりも高く突き出た部分はまわりよりも強く下へ引かれて崩れ、逆にへこんだ部分は物質で埋められていく。この過程が進むと、表面のどの点も中心から同じきょりに近づいていく。中心から等距離の点が集まってできる立体こそが球であり、これが力のつり合いとしていちばん安定した形になる。ある程度以上の質量をもつ天体が、地球でも太陽でも月でも共通して丸いのは、この重力によるならし効果のためだ。逆に、直径が数百キロメートルに満たない小さな小惑星は、重力が弱くて岩のかたさに打ち勝てず、いびつな形のまま宇宙にとどまっている。丸いかどうかは、その天体がどれだけ重いかをおおまかに映す物差しでもあるのだ。

歴史と発見

地球が丸いという考えは、はるか昔から人々の観察のなかで育ってきた。港から船が遠ざかると、船体の下のほうから先に水平線のむこうへ消え、最後にマストの先が見えなくなる。もし大地が平らなら船はただ小さくなるだけのはずで、この見え方は地面がゆるやかに曲がっている証拠になる。月食のときに月へ映る地球の影がいつも丸い弧をえがくことも、古くから手がかりとされてきた。丸くなる理由が力学的に説明されたのは、万有引力の考え方が登場してからである。国立科学博物館の解説によれば、寄せ集めた力＝万有引力の大きさは相手のいる方向によって違いがなく、方向によって差別のない形こそが球なのだという。さらに、地球が自転していることから、赤道のあたりは遠心力で外へふくらむと考えられるようになった。実際に地球は、赤道半径が約六三八〇キロメートル、極半径が約六三六〇キロメートルと、赤道側がわずかに大きい回転楕円体である。今日では人工衛星による精密な観測で、地球の形はさらにこまかく測られている。

もう一歩先

地球の丸さを知ると、身近な景色の見え方が変わってくる。地図やグローブでは地球は真ん丸に描かれるが、実際には赤道側がふくらんだミカン形で、しかも表面には海や山による細かなでこぼこがある。人工衛星を使った測量では、この平均的な形を「回転楕円体」としてモデル化し、その上で標高や位置を正確に決めている。カーナビやスマートフォンの地図が現在地を教えてくれる背景にも、地球を丸い立体としてあつかう考え方が生きているのだ。目を宇宙へ向けると、丸さは重さの手がかりになる。太陽や月、大きな惑星がきれいな球に近いのは強い重力のあらわれであり、反対に、ゴツゴツした小惑星や彗星の核は重力が弱い小さな天体であることがわかる。自由研究では、いろいろな天体の写真を「丸いもの」と「いびつなもの」に分け、その大きさとくらべてみると面白い。大きく重い天体ほど丸くととのう、という関係が見えてくるはずだ。あたりまえに思える「地球は丸い」の一言の裏には、重力という宇宙共通のしくみがかくれている。