ふと疑問に思ったのですが
なぜ地球は太陽の周りを回らないといけないのでしょうか?
また月はなぜ地球の周りを回って太陽の周りを回ろうとしないのでしょうか?
詳しい方教えてください。

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A 回答 (7件)

すでに回答は出ていますが、不足のところがありますので、説明を足します。




#6さんの説明により、
「月から見て、地球の距離までの距離は、月から太陽までの距離の400分の1しかない」
ということが示されています。
そして、
引力(重力)は、距離の2乗に反比例しますから、

「月が地球から受けている引力は、太陽からの引力の400の2乗倍、すなわち16万倍です!」・・・・・

・・・・・とするのは間違いです。

(#6さんの説明が間違いということではなく、地球引力のほうを余計に受けているとすると考えれば間違いであるということです。ですから、専門家の#5さんの説明は、・・・・・・・。)


引力は、引力の源の質量に比例します。

太陽の質量は、地球の33万倍もあります。
33万÷16万=だいたい2
ですから、月は、地球よりも太陽のほうから2倍ぐらい大きい引力を受けています。

では、
現実に起こっている「月は地球を回る」という状況を、どう解釈するか?

・・・こんなイメージでいかがでしょうか?

「一定速度で走行している新幹線の中で、大道芸人がジャグリングをしている」

つまり、この大道芸人が地球、ジャグリングされている球が月です。

一緒にコンビで新幹線に乗っています。


また、
大きい星に引力を受けている小さい星が、大きい星の周りを回る理由の説明は、#5さんの説明が、とても良いです。
私も、同じ手で小学生に説明したことがあり、一発で理解してもらえました。(笑)

ただ、
「なぜ、ほぼ円軌道になっているか?」についての説明は必要ですので、説明を足します。

彗星の軌道は円軌道ではなく、非常に細長い楕円軌道です。
太陽の周りを楕円の形で回っています。

(ちなみに、板の上に2本釘を刺して、その周りに輪っかになった糸をかけて、さらに、その中に1本の鉛筆を入れ、鉛筆で糸がピンと貼るようにして三角形になるように保ちつつ、1周すると、鉛筆が書いた軌跡が楕円=彗星の軌道になります。2本の釘のうち片方だけが太陽、もう片方はなぜか物理法則とは関係の無い「謎の点」です。)

ですから、何十年に1回とかしか、地球や太陽の付近にやってこないわけです。

なぜ楕円になるかというと、
「太陽系のはるか遠くから、太陽系に向かって落っこちてきた」のがスタートだからです。
(NHKのテレビでは、太陽系を遠目に取り巻く、雪みたいな星の集団があって、そこから雪のかけらが落っこちてくるのが彗星だと解説してました。それが生命の起源にも関係あるとか無いとか・・・。)

一方、
地球は、ほぼ円軌道で回っています。
この理由は、
太陽系の始まりが、元々「渦」だったからです。
渦の中心あたりに出来たでかい塊が太陽、取り巻きの部分のところどころで局所的に密度が高い部分がお互いの引力で小さい集団を作って星になったのが惑星です。
月も、その渦と概ね平行になって出来たので、地球の公転軌道と地球の公転軌道もほぼ同一面内になっています。
だから、しょっちゅう、月食だの日食だの起こるわけです。(同一平面内に無いと、人間の一生で日食や月食が1回見れるだけでも、おそらく、宝くじ1等以上のラッキーさです。)



長く書きましたが、

・新幹線に乗ってる人が地球、月はお手玉。

・地球は遠くから落ちてきたのではなく、元々太陽と同じ渦の中にあった。

です。


なお、

同じぐらいの大きさの星同士だと、一方の周りを他方が回る状況にはならず、鉄亜鈴を回転させながら放り投げたときのように、ペアで回ります。
重心の周り(つまり、何も無い部分の周り)に回ります。
実際、そういう星のペアがあることが、観測で確認されています。場所や名前は忘れましたが。
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 「なぜ地球は太陽の周りを回らないといけないのでしょうか?」については、よい回答が出ているようですので省略します。


 「月はなぜ地球の周りを回って太陽の周りを回ろうとしないのでしょうか?」についてお答えします。
 実は、月も太陽の周りを回っています。地球の周りを回りながら太陽の周りを回っているというと、らせんのようなイメージを浮かべてしまいますが、違います。
 太陽と地球の距離は1億5千万km、地球と月の距離は38万km。仮に太陽に対する地球の軌道を半径1mとすると、月は地球から2.5mmのところを回っていることになります。直径2mの円に幅5mmでらせんを描けますか。しかもそのらせんは12回しか巻いてはいけないのです。
 無理ですよね。自然界ではもちろん無理です。極端に言うと、月は太陽の周りを角の取れた12角形のような軌道で回っているのです。(もちろん、太陽を中心に考えればということです。)
 言葉だけで説明するのは難しいですね。
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重力の問題です。



地球上で横にボールを投げたら、十数メートル先の地面に落ちます。
機械を使ってもっと勢いをつけたら、もっと遠くに落ちるでしょう。
とんでも無い勢いで投げれば(空気抵抗を無視したなら)、地球は丸いわけですから、地表の弧に沿って落ち続け、いつまで経っても地面に落ちないという状態になります。

地球も、太陽に向かって常に落ち続けています。しかし、太陽に対して直角の方向にすごい勢いで飛び続けているので、太陽を中心とした円を描き続けているのです。

月も同様に地球に向かって落ち続けながら、地球を中心とした円を描いているわけです。
月にしてみれば、太陽はとても遠くにあるので、地球の重力の方がよほど影響力があるのです。そのため、月は太陽の周りを回るのではなく、地球の周りを回っているのです。
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一旦進み始めたら、どこまでも真っ直ぐに進む羊がいたとします。

たとえば一度東に進み始めたら、どこまでも東に歩いて行くといったぐあいです。そんな羊が、今、目の前を東に進んでいます。なにもしなければ、もちろん、その羊はどんどん東へ進んで、やがて遠くへ行ってしまて見えなくなってしまうでしょう。

ところが、その羊が目の前(自分の北の方にいたとします)に来たときに、羊の胴をロープで結んで、長く伸ばしたロープの反対端を輪っかにして杭に留めてみます。さて、羊はどうなるでしょう。

羊は、当然真東へ進もうとするのですが、ロープ(杭)に引っ張られてちょっと南よりに曲がってしまうでしょうね。そしてその南よりの角度で、また真っ直ぐ進もうとするのですが、まだ引っ張られているので、さらに南よりの角度の方へ進みます。結局、羊は、そうやって杭のまわりをロープの長さを半径とした円を描くように永久にぐるぐると回らされるはめになります。

太陽と地球、地球と月の関係はこのようなものです。この場合、ロープの力がお互いのバランスされた引力ということです。
しかし、実際は片方が杭ではなく、もう一方も羊のような感じです。つまり二匹の真っ直ぐにしか進めない羊が互いにロープで引き合っているようなものです。この羊の大きさ(つまり引っ張る力)が同じくらいであれば、お互いにグルグルと回りあうことになります。片方が巨大でもう一方が小さかったら、巨大な方は、ほぼ同じところでぶれるように回っている程度で、小さいほうだけが巨大な方の周り回っているように見えることでしょう。

ただし、羊の進む力がロープを切ってしまうくらい強かったら、羊は円の接線方向に解放されて、そのまま真っ直ぐにどこまでも行ってしまいます。反対に、大きい羊にロープを手繰り寄せるように強く引っ張られていると、小さい羊はやがて大きいほうと衝突することになりますね。

また、羊の真っ直ぐ進む力は、ニュートンの第一法則(慣性の法則)のたとえです。運動している物体は外から力が加わらない限り、その運動の状態を維持する、というものですね。ただし、それは運動の性質を説明したもので、なぜそうなるのかは誰にもわかっていません。
とにかく真っ直ぐに進もうとするが、バランスよく他のものに引っ張られれば回ってしまうものだと理解すればいいでしょうね。

まとめると、月は地球に結ばれていて、地球は太陽に結ばれているという感じです。しかし、実はその太陽も銀河中心に結ばれていて回っています。銀河はアンドロメダ銀河に結ばれているのですが、引っ張られてやがて衝突してしまうと予測されています。
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月は地球の周りを回っている、ですが、実は太陽の引力がはるかに大きいのです。


地球からみれば月は地球の周りを回っていますが、太陽から見れば月も地球と同様、太陽の周りを回ってます。
では、なぜ月と地球は太陽の周りを回っているか? 
回転していることで安定した位置関係を保っている、ともいえますね。
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太古の昔、太陽系創生の時地球は太陽の自転に捕らわれ太陽の周りを回るようになりました。


月ももともとは地球から分かれたという説があります、創世記の年代を調べるとほぼ地球と同じ年代だそうです。多分双子星みたいなかたちで互いの自転活動と引力が微妙な関係で地球の公転活動に取り込まれたみたいです。
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http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1914394

1.
昔から回っていてとまる理由が無い(慣性の法則)

2.
太陽よりも地球のほうが近いので地球の引力に引かれているから
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実は太陽系しか存在していないようです。

だから、太陽系の外へ人類が
宇宙船で逃げる事も不可能なんです。

世界中の科学者はこの問題にどう対応しようと
しているのですか?

太陽系しかないというのは大学教授のPDF
で昔見かけましたが、
たぶんみんな無視してますね。
本当だと思うし。

これらの通りだと、
ドラえもんでやっとどうにか出来るレベル。
既存の科学力ではどうしようもないのでは?

Aベストアンサー

1.恒星がその寿命を終える時に膨張するというのは、観測でいくつか確認されている事例ですので信憑性は高い。
2.太陽がその寿命を終えるのは50〜70億年後と予想されている。
3.太陽の膨張は40倍とも200倍ともそれ以上とも予想されている。
4.太陽が膨張すると地球が飲み込まれるより先に地球は生物が住める温度ではなくなる。
5.太陽系全てを飲み込むほどには膨張しないと思われるが、月や火星じゃ近すぎる。
6.太陽が失われた時点で太陽系はほぼ人間が住める環境ではなくなるので、太陽系内の移住は意味が無い。

>太陽が巨大化して地球を飲み込む?
飲む込むかどうかは別として巨大化はする。地球には住めなくなると思われる。

>太陽系の星全てが飲み込まれる?
これは多分、NO。それほど恒星が大きくなった事例は無い。

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>実は太陽系しか存在していないようです。
少々突飛すぎます。信ずるに足る証拠がありません。

>太陽系しかないというのは大学教授のPDFで昔見かけました
大学教授が書けば本当だとでも?それとは異なる意見の大学教授の方が圧倒的に多いのに?
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>たぶんみんな無視してますね。
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YES。どうにかなるとは誰も思っていないでしょう。

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1.恒星がその寿命を終える時に膨張するというのは、観測でいくつか確認されている事例ですので信憑性は高い。
2.太陽がその寿命を終えるのは50〜70億年後と予想されている。
3.太陽の膨張は40倍とも200倍ともそれ以上とも予想されている。
4.太陽が膨張すると地球が飲み込まれるより先に地球は生物が住める温度ではなくなる。
5.太陽系全てを飲み込むほどには膨張しないと思われるが、月や火星じゃ近すぎる。
6.太陽が失われた時点で太陽系はほぼ人間が住める環境ではなくなるので、太陽系内の移住は意味が無い。
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よろしくお願いします。

Aベストアンサー

皆さんが書いてらっしゃるように
1.そもそも電子はまわってなどいない。ただ、そういうモデルで考えていた時代もあるし、また簡単な問題ならそういうモデルでも誤差の範囲で正しい解答が得られる場合もある。電子雲という表現をご存知ですか?
2.止まれない。それって例えば飛行機から飛び降りて空中に静止するのと同じですね。電子はマイナスの電荷を、原子核はプラスの電荷を帯びていますから引力が生じています。だから静止しようとするとその引力に対して逆の力をかけないといけません。それではそれこそエネルギーを消費してしまいます。
3.そもそも運動は一定の速度での運動の場合エネルギーを消費(正しい言い方ではないのですがまあここはよしとしましょう)しません。速度を変えようとするのが力で、力が働いた時間に応じてエネルギーが変動します。
円運動の場合はもうすこしややこしいのですが、これは実は落ち続けている状態なんです。ただし落ちる方向が変化しています。円の中心に向けて、なんですが運動すると運動体と円の中心の間の方向が変わりますから。
さらに荷電粒子の運動は電磁波の発生(当然エネルギーも変化する)を伴いますから実際はもう少しややこしい話になります。しかしこの場合も静止する事ができたとしてそのためにはむしろエネルギーを消費します。

ただ、疑問に思ってらっしゃる事の中心は2.の内容のようなので、それは勘違いですよ~と申し上げておきます。
なあおこのあたりをちゃんとお知りになりたいのであれば、
初期量子論の歴史と、初歩的な量子力学はどうしても必要です

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1.そもそも電子はまわってなどいない。ただ、そういうモデルで考えていた時代もあるし、また簡単な問題ならそういうモデルでも誤差の範囲で正しい解答が得られる場合もある。電子雲という表現をご存知ですか?
2.止まれない。それって例えば飛行機から飛び降りて空中に静止するのと同じですね。電子はマイナスの電荷を、原子核はプラスの電荷を帯びていますから引力が生じています。だから静止しようとするとその引力に対して逆の力をかけないといけません。それではそれこそエ...続きを読む


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