地動説について

わたしは中３なんですけど、地動説か天動説どちらを信じるか、身近な経験からそれを説明しろ。という宿題というか発表しないといけないんですよ。もちろん地動説なんですけどとくにそれを説明しろと言われても。。。というかんじで、よくわからないです。ほとんど知識がない状態です。
身近な現象をもとにして説明するにはどうしたらよいでしょうか。
こんなの自分で考えるものなんですけど、親切な方教えて下さい！

No.21 回答者： USKURO 回答日時： 2006/08/19 10:23

乗り遅れました・・・。

もう発表は終わってしまったでしょうか？
夏休みの宿題ですか？

すばらしい先生ですね。

いろいろ考えることが重要なのですよ。たぶん。

沢山の回答が出ましたが、全てOKだと思いますよ。

地動説を支持するとして、色々な仮説を示せばいいのですよ。
それが間違っていても問題ないはずです。

排水の渦とコリオリ力で自転説を発表して、ディスカッションの中で「それは違うよ」となればそれでもOK。

間違いを指摘されることを恐れてはなりません。

それでいて、独創的なものが思いつけばいいのです。
（それが難しいから質問していると思うのですが・・・）

個人的には、No.13の思考実験「室伏」がお気に入りです。

No.20 回答者： noname#19341 回答日時： 2006/08/09 01:02

失礼ですが、

あまりに幼稚な書き込みが多いです。

回答以外の、あれが間違いだとかの、
マナー違反の為だと思います。

出題のレベル、
自分が何を書いたのか良く考えてみてはどうでしょうか？

質問者や、見る方がどう思うか考えて記載していますか？
人より頭が良く、学者以上だ。
こう言う、自己満足をここで補完しようとしていませんか？

むしろ逆効果で、
これでは、自分が高校生レベル以下しか勉強していないと自白しているようなものです。

ちゃんと天文学のカテでは物理方程式を必ず書けとは言いません。

※手短に、相手に分かりやすく回答なされて下さい。

学が無いと品が極めて悪いそうです。
（私もですが。＾０＾）

人に粉を良くかけ、周囲に迷惑をかけ、気が付きません。

きっぱり、下品な性分で学が良くわかります。
気を付けましょう。＾＾

No.19 回答者： ht1914 回答日時： 2006/08/08 10:02

＃６，＃１１です。

＃１２の方に対してです。
地動説、天動説の議論には地球の自転は関係がないという話をしました。（これは改めて＃１７の方が述べられています。）でもすぐ後で水の渦の話を持ち出されています。これは二重に間違っています。
一旦私の説を認めたように書いてあります。「厳密に言えばそうかもしれないが中学生にわかるように書くとすると、・・・」という流れで水の渦の話を出しています。結局自転の話に戻っています。
次に渦が出来る理由が自転だと言っていることです。これはよくあちこちで言われていたことです。台風の渦の「向き」はコリオリ力が関係しています。でもコリオリ力（これは遠心力と同じく回転座標系と静止座標系の取り替えで出てくる慣性力です。）はスケールの大きいところでしか効いてきませんので水の渦には関係がないはずです。低気圧でもスケールの小さい渦では関係がない、竜巻ではどちらの巻き方もあるというのを別のコーナーで教えて貰いました。渦を巻くこと自体は空気の場合でも水の場合でも流体力学的なことです。自転には関係がありません。中学校の先生に聞いたことの受け売りだと書いてあります。その中学校の先生もまた誰かの受け売りでしょう。（昔良く読まれた「物理学の散歩道」という本には「水の渦の巻く方向」の話がのっています。）私が「座標系の問題であって信じるとか信じないという問題ではない」と言いだしたのはこの問題を出した先生もそのような聞きかじりの知識で生徒を引っ張ろうとしているのではないのかと疑ったからです。地動説はそうだと聞いてもなかなか納得出来ないものです。そこを何とかわからせたいと思ったのなら別の問の建て方があるはずです。「信じるか、信じないか」の問をだすのはおかしいと思ったからです。でもこの問の建て方を面白いと感じている人がたくさんいると言うことがこの欄でわかりました。そして話は混乱しています。

さらに無意識かもしれませんが「昔の人は無知だった」という思いこみがあるようにも思います。＃１５の方の回答にあるように何もかも地動説で初めてわかったように「贔屓の引き倒し」のような説が出てくるのです。中学校の教科書でも「地球の半径の測定がギリシャ時代になされていた」という話が出てきます。南北に離れた２つの地点の距離と緯度の違いから求めています。緯度の違いは南中時の北極星の高度の違いから求めています。当然地球が丸いということも認識されていました。月に写った地球の影が丸いということから地球が球であると判断したという話もあちこちに載っています。当然月食の原因もわかっていたのです。

自転も公転も実感するのは難しいです。でもレベルが違います。分けて考える必要があります。ガリレオが宗教裁判で「それでも地球は動いている」と言ったという話が伝わっています。宗教裁判で問題になったのは自転ではなくて公転の方です。ここでの議論と同じように分離されたものではなかったと思います。宗教側がこだわったのは宇宙の中心から地球を外したということなんです。地球を中心においている限り、少々の修正は許容されるものでした。天動説にも幅があります。

コペルニクスの地動説の確立によって観測精度が上がったという説も以前よく書かれていました。「そんなことはない、かえって精度は落ちた」「地動説の意義は観測精度の向上にあるのではない」という話は仮説実験授業で有名な板倉聖宣氏が４０年ほど前に書いた本に載っています。それを元に理科の授業書を作っています。
周転円をいくつも組み合わせて精度を上げるということは表現の問題としては可能です。数学的にはフーリエ変換といわれるものに対応します。（シンセサイザーの中ではみなこれをやっていますから知っている方も多いでしょう）。例えば波があったとします。一番単純なものは数学でサイン波と呼ばれているものです。たいてい、波の絵を描けといわれたらこの形を書きます。では矩形が繰り返す櫛形の波はどうでしょう。これも簡単に書くことが出来ます。「状態の繰り返しが伝わっていく現象を波と言う」と習えば「これも波の一つだ」と納得できます。どちらも簡単ですがちょっとイメージが違います。そんなに角張った波なんて無いだろうという気持ちにもなります。ところが矩形波は波長の違うサイン波を組み合わせて作ることが出来ます。ただ延々と表現が続きます。見ていたらうんざりするでしょう。でも表現の問題としては可能です。（コンピュータの中では適当なところで打ち切っています。）「何でフリーハンドで書くことの出来るような簡単なことにそんなややこしいことをしなければいけないのか？」と考える人も多いと思います。周転円で精度を上げていくのと天動説のモデルを出すというのはこのことに似ています。
一番の元に「宇宙がそんなにちまちまとややこしいはずがない」　「何処かで見方を間違っているのではないか」という立場があったようです。

精度とモデルについての例をもう一つあげます。地図の精度という面では中国の方がヨーロッパよりも格段に上であったということです。磁石の発明も中国だというのはどの本にも載っています。指南車の図が載っている本も多いです。でも中国には地球が球であるという考えはありませんでした。世界観の違いなんです。世界観が違っても現象に対する精度を上げていくということは可能です。

モデルの違いは必ず立場の違いを含んでいます。当座は精度が落ちてもその後の展開でしのぐということもあります。当時まだ充分認識されていなかったことに対応していくことが問題になる場合もあります。より実体に即したモデルの方がより発展性がある、適応性があるというのは科学者がよく言うことです。
でも＃１８の方のようなところまで言いだしたら「？」です。私には何のことかわかりません。天動説に対しての「無い物ねだり」の様にも思います。

No.18 回答者： noname#19341 回答日時： 2006/08/07 19:38

説明はつきますが、軌道計算は一致しません。

軌道計算、
連続した常微分による楕円計算が
（火星、地球の連立）
このURLの説明で証明出来るとは思いません。

確かに、大接近します。逆行もします。
但し、惑わず、定期的にですね。

角速度と面積も、ケプラーの法則に合いますから、
JAVAは問題なく動きます。

加減乗除の方程式の元。

説明出来るのと、証明出来るのでは大きく（全く）
違うと考えています。

参考URL：http://kakuda.ed.niigata-u.ac.jp/semi/ob/thesis/ …

No.17 回答者： Tacosan 回答日時： 2006/08/07 18:02

まず一言: 「地球が自転しているかどうか」と「天動説か地動説か」は本質的に無関係です. で, #15 の指摘は本質的に無理筋. 台風の渦以外は全て天動説でも説明できるし, それくらい説明できないような説が生き残るとは思えない. プトレマイオスの説でさえ, 外惑星の逆行や留は説明できるんだから. なお, 台風の渦も地球の自転が関係するだけなのでこれも無理.

これを念頭において身近な経験で「地動説」が信じられるのかっていうと.... いくらなんでも無理だろ....
少なくとも, 「数学的に」地動説が正しいとするのは不可能. 数学的に見た地動説と天動説の違いは座標の違いだけなので, その気になればなんとでもなります. で, 現代において天動説を否定するのは, ひとえに物理学的 (あるいは力学的) に不便であるという理由によります. 言い替えれば, 「どのように (how) 動いているか」を問題とする数学ではどちらでもよいが, 「どのような機構 (why) で動いているか」を問題とする物理学においては, 地動説の方が天動説よりも自然であるということなのです. しかも, 地動説の方がより自然であるためには, 実は以下に示すように太陽系の外まで見る必要があります.
ちょっと調べれば天動説にもいろいろなものがわかるはずです. たとえばプトレマイオスの唱えた説では「全ての天体が (基本的に) 地球を中心に運動している. ただし惑星は『周転円』と呼ばれる円上を運動し, この周転円の中心が地球を中心とする『導円』上を運動する」というもの (後にさらに精密化されて周転円の数がやたらと増える) です. これはティコ・ブラーエ (とケプラー) の観測から否定されます... が, これは「この説が否定された」ということであって「全ての天動説が否定された」ということには (当然ながら) なりません. 実際ブラーエは「太陽や月は地球を中心として運動し, 他の惑星は太陽を中心として運動する」という「天動説」を提案しています. この説は, 太陽系内においては現代の「地動説」と (基本的に) 一致します. 「基本的に」というのは, ブラーエ自身の説は円運動をしているというものだったんですが, 円じゃなく楕円にすれば (数学的には) 完璧.
ただし, 太陽系の外に目を向けるとブラーエの説も (物理学的に) 無理があります. ブラーエがなぜ上のような天動説を提案したかというと, 「地球が太陽のまわりをまわっているとすれば恒星の年周視差があるはずなのに, そんなものは見付かっていない」という理由があります. もちろん今では恒星の年周視差も検出されています. この周期はちょうど「地球のまわりをまわる太陽の公転周期」と一致するので, 他の恒星も太陽といっしょに運動すれば年周視差も解釈できます. でも, ここまできたら「太陽のまわりを地球がまわる」と解釈した方が自然でしょ?

参考URL：http://www.lbm.go.jp/toda/physics/geocent.html

No.16 回答者： gotn2 回答日時： 2006/08/07 16:48

ANo.12さんに補足します。

＞ちなみに、この渦の方向は北半球なら時計と反対に、南半球なら時計と同じ方向に回ります。
渦の大きさによって、違うようです↓
http://www.tbs.co.jp/morita/qa_taihu/faq_020801- …

No.15 回答者： noname#19341 回答日時： 2006/08/06 22:06

天動説の矛盾を突きます。

太陽高度の移動の説明がつきません。
（月の角度も移動します）

惑星の説明。
惑わす星です。説明通り動ないのです。
巡行、逆行、溜と言う動きは、天道説では説明がつきません。

専門的になると、
台風の渦の回転や、日食、月食を突きますが、

明らかに説明がつかない部分を探りましょう。

No.14 回答者： noname#24872 回答日時： 2006/08/05 01:23

No.13です。

すいません。「一年で一回転」は「一日で一回転」の間違いでした。

正しくは「これを一日で一回転させるので、時速３．２２Ｘ１０の２２乗キロメートルで振り回せばよいのです。たった光速の２９．８兆倍の速さです。」となります。

これだと、ちょっと難しいですね。

No.13 回答者： noname#24872 回答日時： 2006/08/05 01:10

身近な経験からそれを説明しろ、ですか。

私ならハンマー投げの室伏選手を使って説明しますね。いや、別に彼が身近という訳じゃ無いんですが。

約９０キロの体重の室伏選手は、１．２メートルのワイヤーの先に付いたハンマーを、時速１００キロメートルの速さで振り回します。もしワイヤーの先の重りが１キロぐらいの重さなら私でも簡単に振り回すことができますが、実際のハンマーの重さは７．２６キログラムです。そのために、あの分厚い筋肉が必要な訳ですね。

今天動説が正しいと仮定して、室伏選手を地球と考えてみます。ワイヤーの長さは、地球から最も遠い星の１３０億光年＝１．２３Ｘ１０の２３乗キロメートル、ハンマーの重さは、控えめに見積もって太陽程度と考えて、２Ｘ１０の２７乗トンです。これを一年で一回転させるので、時速８．８２Ｘ１０の１９乗キロメートルで振り回せばよいのです。たった光速の８１６億倍の速さです。‥‥‥楽勝です。

No.12 回答者： ko-ko--ko 回答日時： 2006/08/04 20:52

この問題はもっと単純なものを求めているように思うのは私だけでしょうか？そして、もっと「身近な経験」を求めていると思います。

地動説を信じるならば、なんで地面が動いていると信じるか。を身近な経験から述べると
(1)洗面台や浴槽に水を貯める
(2)水中の対流がほとんどなくなるまで待つ（3日位が理想だとか）
(3)そーっと栓を抜く
すると渦を巻いて水が流れ去っていきます。この渦はなぜできるか疑問に感じたことありますか？これは地球が自転している証拠です。自転、つまり地面が動いているということですね。地面が動いていなければ、渦なんて巻かずにそのまま、水が流れていくのではないでしょうか。
確かにＮｏ１１さんの言うことは厳密に言っている事だと思いますが中３の問題ならこれくらいでどうでしょう。ちなみに、この渦の方向は北半球なら時計と反対に、南半球なら時計と同じ方向に回ります。
以上私の中学校時代の先生からの受け売りでした。