衛星

In The 2000

10/1人工衛星中での無重力状態

地球の外を回っている人工衛星、またはロケット。この中では無重力状態である。よくいわれるが、その無重力状態は宇宙空間だからではなく、地球の周りを回っていることに原因があるらしい。だから、毛利さんとかが無重力状態で実験をしている場面をよく見るが、宇宙だから地球の重力がないのではない。毛利さんが乗っているロケットにも確実にある程度強い地球の重力が届いているのだ。しかし、安易に「遠心力と向心力がつりあっているから、当然無重力状態である」と結論づけるのは、おかしいと思う。

地球の周りを等速円運動でロケットが回っているとする。そこでまず中では無重力状態だとする。地球と同じ慣性系からロケットを見てみると、ロケットは向心力（重力）をうけてそちらの方向に加速度運動している。しかし、なぜロケットの中の人は重力を感じることができないのか？
たとえば、バケツに水を入れて、手で持ってぐるぐる早く回しても水はこぼれることはない。この時水はたしかに、バケツの底に押さえつけられるような加速度を感じているはずである。この加速度と重力が打ち消しあった状態が、ロケットの中の状態なのか？

10/７人工衛星中での無重力状態その２

円運動というものは物理家にとっては当たり前のごくありふれた運動だけど、なぜか重力が絡んでくるとややこしくなってくる。そう感じるのは自分だけであろうか？
とりあえず、今の所の自分の理解を言葉で表わす、
円運動するためには向心力が必要である。その向心力は、一般的には紐で引っ張られる張力だったり、とりあえず何かしらの物理的な力がかかっている。そして、その何かによって向心力がかけられ、それに対する慣性力が遠心力として感じられるのであろうか。それならわからないこともない。電車に乗っていて突然急カーブでまがったら、中に乗っている人は逆の方向に足から力を受ける。作用反作用の法則である。その状況は円運動しているときの状況に似ているようだ。

逆の考え方をすれば、なぜ重力による力は慣性力を感じないのか？車で加速するとき、すごいGを感じる。それは車が加速して、車のシートから押されていることになる。つまり、重力は回りのもの全体が同じ加速度で運動しているから、力を受けていることがわからないのだろう。

In The 200１

重力と潮汐力の違い

毛利さんが宇宙で無重力な理由。これは円運動をしているからではない。
重力中での運動の場合、すべての質量を有する物体のすべてが近似的に同じ大きさ、向きの力を受ける。そのために重力中にいる観測者は自分が加速度運動をしていることを感じることはできない。なぜなら、すべての物体が同じ力を受けるために、回りの景色も変わらないし、無重力である状態となんらかわりがないのだから。今までの議論を少し厳密な言葉でまとめてみた。 星から加速度を受けるのに、力を感じないとは矛盾しているように思えるかもしれない。しかし、着ている服、回りの空気、宇宙船全体、観測者の分子一つ一つなど、本当にすべての物質が同じ加速度を受けているのである。その状態で力を感じることなどは決してできないだろう(ジャイロでわかるらしい)？もっと極端な話、自由落下をしているときをイメージしてみればわかりやすい。重力は受けているのだけど、回りのものも落っこちているから、落っこちている人は無重力状態であるということがイメージできる。

それは惑星や衛星の場合も同様で、太陽からの重力を地球上で観測することはできない。が、先ほど近似的という言葉を使ったが、物体が惑星ほど大きいと惑星にかかる重力は一様ではなく、場所によって変わってくる(違いを無視できないくらい大きい。何に対してかというと、地球上でである。)。たとえば地球の太陽に一番近い所と、太陽から一番遠い所において、無私できないほどの力の差ができる。その差が潮汐力なのだ。その差によって潮が満引きするのだ。そうグランドクロスと火山噴火において、その違いを知らなかった。また、潮の満引きについて考察したことがあったが、その時地球での太陽の重力と、月の重力を計算してみた。潮の満引きは月によって起るとされていたから、当然月の重力のほうが大きいと予測していたのだが、実際は太陽のほうがずーっと大きかった。まぁ直感的には太陽の重力ほうが大きいから、地球は太陽の回りを回っているのだろうとはすぐに分かるが…。ではなんで太陽の重力じゃなくて月の重力によって潮の満引きが起るんだ??ってのが疑問でして、大学一年生だった私は苦し紛れに｢太陽の回りを回っているから太陽の重力を感じないんだ。地球は月の回りを回っているわけではないから、月の重力は感じることができるんだ｣って結論づけたのだった。しかし、それは大きな間違いで、たしかに重力は太陽のほうが大きいんだけど、潮汐力は月のほうが大きいから月によって潮の満引きが起るのであった(もちろん太陽も月の影響より小さいけど関係する)。潮汐力は距離の三乗に反比例する。

すべて私の考えですので間違っていることが十分考えられます。
いろいろなご意見待っております

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