地球の自転による遠心力を利用した超高建築物

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質問者：白昼夢精
質問日時：2022/08/25 21:49
回答数：6件

静止衛星を利用した軌道エレベーターは、静止衛星が赤道上にしかないから、赤道上にしか建てられませんが、
地球の自転による遠心力を利用しただけの超高建築物なら、理論上はどこにでも建てられるのですか？
ただ、例えば、緯度45°の所に建てたなら、45°に傾いている？
と思ったけれど、
やっぱり、建てた場所から動かないそういう建物は静止衛星と同じだから、やはり赤道上にしか建てられない？

皆さんありがとうございます。
赤道上なら、遠心力が真上から引っ張り引力が真下から引っ張るからつり合うけれど、
緯度45°上なら、遠心力と引力の角度が 90°＋45°＝135°だから、赤道側に凹むようにへし折れる？

補足日時：2022/08/26 12:20
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回答 (6件)

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No.6

回答者： puyo3155
回答日時：2022/08/26 14:52

＞赤道上なら、遠心力が真上から引っ張り引力が真下から引っ張るからつり合うけれど、緯度45°上なら、遠心力と引力の角度が 90°＋45°＝135°だから、赤道側に凹むようにへし折れる？

そんなわけないでしょ。

遠心力と万有引力の合力が重力で、建物はその合力たる重力の方向に対して垂直に建てるんですよ。なので、建物の高さの限界は、純粋に、構造と重力からくる限界から決まるってこと。遠心力は関係ありません。

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No.5

回答者： masa2211
回答日時：2022/08/26 07:31

>超高建築物

思想としては地上から建造するほうが古く、原案はツィオルコフスキーで1895年。
静止衛星軌道から作るほうはアルツターノフで1959年。
wikipediaで、軌道エレベータで引けば記述があります。

で、別に塔の高さは静止衛星軌道まで届かなくて、例えば高400kmでも、
その高度まで物体を持ち上げるのに要するエネルギーは、ロケットよりリニアモーターなどが有利だから塔を作る意味はあります。

アルツターノフが、静止衛星軌道から作り始めることを提案した理由は静止衛星軌道まで物体をを持ち上げたいからじゃないです。
たとえ、高400kmの塔と比べても、静止衛星から作ったほうがお得だから。それにつきつきます。

理由。
たとえば、直径5ｍのワイヤーで、明石大橋を支えることができます。
で、直径5ｍ、長1000ｍのワイヤー（明石大橋の、塔から橋中央までがそれくらい）を地面に水平に置いて両側から押した場合。
明石大橋の重量とは話にならないくらい小さい力で、簡単に曲がってしまいます。
これを「座屈」といいます。

軌道エレベーターでも宇宙塔でも、どのみち細長い構造物であることは確定。
細長い物体が圧縮されたら座屈することも確定。でも、引張りなら座屈しないから、材料の強さを目いっぱい利用できる。
だからこそ、静止軌道から作ります。

座屈が無視できるのは、細長比（長さと太さの比）で30くらいまで、
現実的には、細長比300で、圧縮に対しほぼ無力。
よって、細長比100までokとして、塔(=片持梁)の係数0.25を使うと、
高400km*細長比100÷係数0.25で、直径16キロ。
地表での塔の大きさは、カーボンナノチューブとかの超高強度部材を使用しても最低これくらい必要。静止衛星軌道に比べ、とにかくデカい。
（内部を中空にする、とか、上にいくほど細lくする。というのはアリ。それでもデカい。）

問題の2つ目め。
塔を建てるとして、岩盤が耐えられるかという問題。
こちらは、現物の岩盤使うしかないから、超高強度部材というわけにはいきません。

よって、
1895年に宇宙塔のアイデアが出たものの、1959年に致命的なツッコミが入り、静止衛星軌道しから作るしかないじゃん。
こうなりました。

つまり、理論は理論でも、構造力学理論や地盤工学理論により、宇宙塔は完全に叩き潰されました。

今でも宇宙塔推しのHPがあって力学計算しているところもあるけど、
・座屈無視okでいいなら、カーボンナノチューブつかえば、そりゃできるわ
という感想しか持てないです。