私たちの説明は、主に太陽などの他の天体によって課される重力を説明していないため、現実はそれよりもわずかに複雑ですが、地球の重力場から実際に逃れることはできません。地球の外に投げ出された物体は、太陽の質量が太陽系全体の質量の 99% に達するため、太陽の重力の影響を容易に受けます。
自然の無数の不思議の中で、コスモスは喜びのガラガラ音の生産を独占してきました。空は、洞窟から顔をのぞかせ、きらめく星々の中で自分たちの居場所を熟考する古代人にとって、尽きることのない驚きの源でした。あるいは、ガリレオが望遠鏡を暗闇に向けていることは、荒れ狂う希望の証です。または、スタートレックを見ているティーンエイジャー
私の場合、子供向けの古い天文学の本の表紙で初めて土星の輪に出会ったとき、私のニューロンは魅了されてパチパチ音をたてました (その忘れられない印象から、手にタトゥーを入れました)。次に印象に残ったのは、薄い空気の中を泳ぐ宇宙飛行士のイメージです。これは私が見逃していたまったく新しい経験であり、飛行を連想させるような経験でした.
国際宇宙ステーションで気道モニタリング調査の機器を扱う ESA 宇宙飛行士サマンサ クリストフォレッティ。 (写真提供:NASA)
しかし、その年齢とケンのすべての子供、そしておそらく少数の大人のように、彼らが浮く理由についての私の概念は、宇宙の高度が急上昇すると地球の引力が無効になるという誤った仮定に基づいていました。したがって、ゼロ G の状態では、 宇宙飛行士は何の力にも縛られず、好きな場所に浮くことができます。
これは真実とはかけ離れています。 ISS は地表から 400 km しか離れていませんが、月は 400,000 km ほど離れています。宇宙飛行士が地球の引力から解放されているために浮いているとしたら、同じ引力がどのようにして月を私たちの周りを回転させているのでしょうか?
オービット
なぜ月が私たちの周りを回っているのかという問題は、ニュートンを何年も悩ませてきました。月が地球に衝突しないのはなぜでしょうか。また、ガリレオが物体は外力の作用を受けるまで妨げられない方向に移動すると仮定した場合、月は直線ではなく円を描いて移動するのはなぜですか?巧妙な思考実験により、彼は答えにたどり着きました。
ニュートンは、地球の表面に取り付けられた高い塔がさまざまな速度で砲弾を発射することを想像しました。砲弾が非常に低速で撃たれると、地球のまっすぐな表面に沿って移動し、放物線の軌道をたどってタワーから遠く離れた場所に落下します。ただし、砲弾がより速い速度で発射されると、地球の水平面に沿ってまっすぐに移動し、 湾曲 のわずかに上を移動します。
速度が次第に増加するにつれて、砲弾はより大きく水平方向に そして移動します。 垂直距離。ニュートンは、地球が曲がる速度と同じ速度で砲弾が落下する魔法の速度があるに違いないことに気付きました! その慣性は重力の引力を完全にキャンセルし、合力が求心力に変換されます。重力は、あなたの周りで円を描いて揺れる石に取り付けられた紐の張力をエミュレートします.
一定の速度で、発射体は地球の周りを完全に落下します。つまり、永久落下します。 同様に、宇宙飛行士、ISS、および月は、地球に向かって絶え間なく落下しています。しかし、ISS と宇宙飛行士は同じ速度で落下します。そのため、20 階建てのビルのエレベーターで落下したり、ジェット コースターの頂上に浮いているように、無重力を感じます。そのため、ISS は地球の引力をまったく逃れていません。実際、地表で受ける重力の約 90% が地球にかかっています。
無限とその先
月が私たちの周りを一周するのに 1 か月かかるのに対し、ISS は 90 分しかかかりません。これらの 2 つの軌道の間に、特定の速度で衛星が 24 時間のラップタイムを達成し、その下の 1 つの領域を専用に監視できるようにします。ポイントは、月と地球の間には地球の重力が無効になる点はありませんが、月を超える点はどうでしょうか?
ISS は時速 27,000 km の速度で地球の周りを周回しています。 (写真提供:ウィキメディア・コモンズ)
まあ、まだいいえ。重力は悲劇的に弱くなる可能性がありますが、まったく効果がないわけではありません。それは逆二乗の法則に従い、それに従って、その強度はソースの距離の二乗で減少します。距離が長くなると力が弱くなる可能性がありますが、その効果はまだ測定可能です.ブラック ホールの壊滅的な衝突の余波を記録した LIGO の業績を考えてみてください。この衝突は、光の速度で膨れ上がる非常に小さな重力波を私たちに向かって送りました。
プルにはドミノ効果があります。たとえば、宇宙のある離れた場所でリラックスしている物体の引っ張り力が、地球の表面での引っ張り力の 0.001% であるとしましょう。この引き寄せは、非常にゆっくりではあるが物体を地球に引き寄せ、わずかな加速で物体を地球に近づけます。距離が縮まった今、徐々に引きが強くなっています。それは物体をより激しく引き寄せ、徐々に地球に向かって進み、最後に衝突します。
したがって、脱出速度で投げられたテニス ボールが真上に飛び、戻ってこない場合でも、本物はありません。 地球の重力場から脱出する。私たちの説明は、主に太陽などの他の天体によって課される重力を考慮していないため、現実はそれよりも少し複雑です.
太陽。クレジット:Stichak Yachiangkham/Shutterstock
地球の外に投げ出された物体は、太陽の質量が太陽系全体の質量の 99% に達するため、太陽の重力の影響を容易に受けます。これは 250,000 km 未満の距離にも当てはまります。そのため、月 (4,000,000 km 離れた) が私たちと一緒に月の周りを回っています.
しかし、太陽と他のすべての天体が何の発言権も持たないと仮定すると、地球の重力の到達範囲は事実上無限であり、宇宙の最も遠い隅でさえ震えているすべての原子を引っ張っています.
