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例えば宇宙空間で爆発した宇宙船などが宇宙塵となって、
(大きくても小さくてもいいのですが)
月のまわりの引力圏を周回することはありえますか?

お教え頂きたくお願い申し上げます。

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A 回答 (6件)

 


 
1.
 「爆発したロケット」ではないですが、切り離されたロケットの実例があります。

http://www.planetary.or.jp/HotTopics/topics02092 …

http://www.astroarts.co.jp/news/2002/09/13j002e3 …

http://hotwired.goo.ne.jp/i/news/20020930306.html

 月~地球~太陽~その他の惑星… これら全員から(重力を介して)指図を受けて 右往左往するので、小さく軽い物の将来は不透明です。地球のように大きく重ければ 一応 我が道を行くに近いですが。人間社会に似てますね。



2.単純化した話;
ロケットと月だけあって、日本の花火のように一様に割れた。

     ハ
     ●
     ↑
 イ●←☆→●ロ       ○
     ↓           月
     ●
     ニ

 破片のスピードが;
(1) 脱出速度より大きいなら イロハニ全ての方向の破片が脱出して 帰って来ません。途中の軌道は様々ですが 最終的に全て居なくなります。(ロの方向でも月にぶつからなければ脱出します。)

(2) 脱出速度と周回速度の中間なら イロハニ全てが月を回る衛星になります。その軌道は様々ですが。(月にぶつかって終わる軌道もあります。)

(3) 周回速度より小さいなら イロハニ全てが月に落ちてゆきます。その軌道は様々ですが。

 破片が飛ぶ方向は関係ないのです。爆発のエネルギだけで決まります。大,中,小 ですね。



 余談;
なぜ方向が関係ないのか?  ブラックホールなどの絵で 星の重力が中心で深い穴になってる図がありますね、地面に図と同じ形の穴を掘ったとします。(観客席が坂になってるスタジアムでも良いです。) 坂を登り降りすれば 位置エネルギの差があります。が、同じ深さの所をグルグル回るだけなら位置エネルギは変わりません。(歩き疲れるという話は無しです。)
 爆発地点から地上に出るまでに登らないとだめな高さは、イも ハも ニも同じです。 ハとニは距離は長いですが 登る高さはイと同じです。
(斜め後ろから引っぱられながら登るので 道は真っすぐでなく 双曲線になります。)
 ロの方向は 深く降りて反対側に登ります。降りる時に位置エネが速度エネに変わり、登りはそれが位置エネに戻るのだから、反対側で爆破位置と同じ深さになったときは 最初の速度エネに戻ってます。そして向きは月を背にしてます。これはイと同じですね。
 
 
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 「月を周回する速度」の範囲を。

1.
月の半径 Ro 1,740 km
表面での脱出速度 2.38 km/s


2.
爆発位置の距離R ÷ Ro を nとする。

脱出速度は 2.38÷√n  km/s

円軌道の周回速度は 2.38÷√(2n) km/s
ホーマン軌道速度は 2.38÷n km/s

脱出速度とホーマン速度の間が周回速度です。


(ホーマン軌道(省エネ楕円軌道)は爆発位置を遠点としました。この速度限界ギリギリでは 近点が月面スレスレですから、方向がハかニ以外は衝突です。)
 
 
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◆スペースデブリという物があるようです。


 http://www.ista.jaxa.jp/een/index2.html

 地球の周囲でそうなるのですから、月でも同じと考えられます。

◆宇宙塵
 http://www.museum.kyushu-u.ac.jp/PLANET/02/02-6. …
 宇宙塵とはこういう物ですから、人間が人工的に宇宙に持ち出し
 てゴミにした物のことを宇宙塵と呼ぶのは、正しくないと思いま
 す。

◆引力圏(重力圏)
 高校の物理で習った万有引力の式によれば
 「この距離より離れたら、引力は届かない」
 という限界は、ありません。
  
  意外にも「理化学事典」という本に、引力圏という言葉が載っ
 ているそうです。( 伝聞につき、未確認 )
  ただし、フィクションや、宇宙開発がらみのニュースで引力圏
 という言葉が使われているとき、その本に載っている意味とは違
 っているようです。


 宇宙に関心があるなら「プラネテス」というアニメを観ましょう。
 あくまでもフィクションですが、かなり正しい科学考証のもとに
作られています。
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こんにちは。


月の近くで何かが爆発して、破片が飛散したという状態で宜しいのでしょうか。
この場合、まず、飛散した破片は、月に対してどれもそれぞれ固有の運動速度と方向を持つことになりますよね。つまり、月を基準にするならば、秒速何kmで離れいているとか、近付いているとかと言うことができます。原理的には、その中で条件のあったものの全てが月の引力に捕らわれて周回軌道に乗ることになります。
条件というのは、月の引力に捕らわれて墜落してしまうか、もしくは、月の引力を振り切って宇宙の何処かへ飛び去ってしまうかですよね。そのどちらでもないものの全てが月の周りを楕円軌道で回る「衛星の衛星」なります。
墜落しないためには、月面に激突する前に月の地平線の向こうへ飛び出してしまうだけの周回速度が必要ですし、月の重力を振り切って外に飛び出さないためには、逆に秒速2kmという脱出速度を超えてはなりません。

この脱出速度というのは、天体の質量で決まるものであり、天体の重力を振り切るための条件です。ですから、これの意味することは、仮に破片が月からどれほどの距離を離れていようとも、脱出速度を超えない限り必ず月に引き戻されてしまうということです。破片は徐々に月に引寄せられて速度を上げ、月に最も近付く反対側で速度が最高となり、またハンマー投げのハンマーのように放り出されます。そして、最も離れた元の位置で周回速度は最低となります。
このように、破片は全てが楕円軌道を描いて月の周りを周回することになります。因みに、幾ら条件を整えても正確な円軌道になることはありません。多かれ少なかれ、距離に応じて必ず変形した楕円軌道になります。ですが、円軌道も楕円軌道も、力学的にバランスの取れている(角運動量保存則)という点では性質は同じですから、これに就いては、円が変形していない特殊な楕円であると考えれば良いと思います。月の周りにばら撒かれた破片は、このような形で周回を始めます。

但し、これは飽くまで、月と破片というふたつの質点、つまり単純な重力関係を考えた「二体問題」です。言うまでもなく、月の近くには地球という質点がありますよね。このように、月、破片、地球といった三つの重力の絡み合う「三体問題」以上は数学的に解くことができません。従って、破片は複雑に絡み合う重力の影響を受けて、どのようになるのかは全く予測ができません。やがては、二体問題で表される単純な楕円軌道を維持することができなくなり、墜落するか、何処かへ飛び去ってしまうことになると思います。

太陽系には、太陽の周りに九つの惑星があります。従って、太陽系の中には二体問題で表されるような重力の単純な場所は何処にもありません。全ての天体の軌道は、多体問題的な影響により常に摂動を受けています。
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ありえますけど、確率的には物凄く低いと思いますよ。


円軌道かそれに近い軌道となると、それなりの条件に合致した塵の運動でないといけないですし、
かと言って、円軌道を大きく外れた楕円軌道になる場合は、月でなく、その近くのより大きい星、すなわち地球の周りを楕円周回、はたまた、太陽の周りを楕円周回、はたまた、あさっての方向に双曲線運動するでしょうし、
はたまた
つきにあんまり近いようですと、月に落下してしまうでしょうし・・・。

人工衛星を打ち上げて地球の周りを周回させるとき、物凄く緻密な計算なもとに物凄く精密に運動させることが必要なことを考えれば、イメージできますよね?
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それは有りえると思いますが


でも回っている期間はすごく短いと思います、月は地球を回っている以上 地球重力の影響の強弱がありますのでその軌道はいびつになり、最終的には 月にのまれるか、どっかにいってしまうと思います
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