人間が大気に押しつぶされない理由を
「人間の内部の圧力と釣り合っているから」
みたいに習いました。
でもそれだと大気圧と自分の圧力にはさまれて
皮膚がムチャクチャ痛くなりそうな気がするのですが・・・
私は何を勘違いしているのでしょうか?
教えてください。

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A 回答 (8件)

補足で


「内側と外側があるなら必ずその境目があるような気がするのですが・・・ 」と言っていましたが、

痛みなどを感じる神経細胞が変形しない=痛みを感じない(感じることができない)

ということは今までの皆さんの説明で理解できているでしょうか?
ちからを受けていないとは皆さん言っていないのです。
と、言うことで質問である「ムチャクチャ痛くなりそうな」の答えはわかると思います。

もう一つの疑問は(多分ココで悩まれているのだと思うのですが)
例えば、二枚のガラスにはさまれたティッシュを思い浮かべてもらえば解決できるのではないでしょうか?

このはさまれたティッシュにどんなにちからを入れても破ることはできません。
あるいは、上にどんなにものをいっぱいのせても破れることはありません。
このティッシュも二枚のガラスから同じちからを受けています。
Sephyさんのいわれる境目と同じ状態ですよね。

これをふまえて、今まで解答してくださった皆さんのを見れば理解できると思うのですが。

がんばってください。

この回答への補足

なるほどみなさんのおかげでだんだんわかってきました。

でも新たな問題が発生しました。(笑)
良回答が多すぎて選べません・・・
どなたかどうしてもポイントが欲しいという方、
いらっしゃいますか?

補足日時:2001/01/10 04:01
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補足を見ました。


> 「細胞を構成する液体・固体が楽々支えられる」ということは、宇宙でそ
> れを頑丈な箱の中に入れて、大気圧並みの圧力で押してもびくともしない
> ということですか?
その通りです。Sephyさんの身の回りにある、あらゆる固体、液体は大気圧でどんどん潰れていってはいないでしょう?

圧力がある、圧力差がある、潰れる、痛い、がそれぞれ別の事だというのは、すでに皆さんの回答でお分かりかと思います。
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体の内側と外側の圧力が釣り合っている、というのは習ったとおりです。


皮膚の部分に注目してみると、皮膚の細胞があって、細胞は、細胞膜とその中身でできています。
細胞は細胞膜で密閉されているわけでなく、体液が細胞の内側と外側である程度自由に行き来できるようになっています。
んで、細胞の外側の圧力が上がると、体液がより圧力の低い細胞の内側に染み込んでいくんですね。
その結果、細胞の内側の圧力も上がり、最終的には細胞の外側と内側の圧力が釣り合い、細胞は押しつぶされずにすむわけです。

上記のようなことが、体中の全ての細胞に対して行われているわけで、これは、痛覚細胞にとっても同じなんですね。皮膚の外側からの圧力が、皮膚を圧迫し、その結果体液の圧力が上がります。この時点では痛覚細胞が圧迫されるので、圧迫感や場合によっては痛覚を感じるかも。
次に、圧迫された体液が痛覚細胞の中に染み込んで、細胞の内と外との圧力が均衡します。この段階で細胞の大きさは元に戻るので、圧迫感が無くなるわけです。

ちなみに、これを急激にやっちゃうと、細胞が圧縮されすぎて、死んじゃいます。
例えば、水深100m程で暫く泳いだ状態だと、体液→高圧力, 細胞内→高圧力 という状態になっていますが、一気に水面近くまで浮上すると、体液は外からの圧力と比例して圧力が下がりますが、細胞内から体液が染み出すのには時間がかかるため、体液→低圧力, 細胞内→高圧力 な状態になってしまって、細胞が破裂しちゃうんですね。
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難しい理屈は今までの方々が書かれたことなのですが、Sephyさんは皮膚が万力のようなもので挟まれているようにイメージしているのではなでしょうか。



先ほどから皆さんが言われている圧力の均衡は細胞レベルいやそれ以上ミクロな世界で起こっています。細胞一つ一つに、中からの圧力と外からの圧力がかかっているわけです。Sephyさんが挟まれているとイメージする皮膚もたくさんの細胞でできています。痛みを感じる神経の末端もその細胞からできています。その神経の末端が脳に痛みなどの信号を送るのは、それ自身が圧力差によって変形することによってなされます。しかし、その神経の末端の細胞の内と外で圧力がつりあっているために変形が起こりません。そのため、どんなに圧力がかかっても内と外でつりあっていれば、痛みは感じないのです。

でも、何らかの負担はありそうですね。これについては自信ありませんけど。

この回答への補足

確かに万力のようなイメージかもしれません・・・
でも内側と外側があるなら必ずその境目があるような気がするのですが・・・

補足日時:2001/01/09 03:15
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地球上で圧力が異なる状態として、水中がありますよね。


通常の大気中が「1気圧」で、水深10mなら「2気圧」、
水深20mなら「3気圧」と、10メートル潜るごとに
1気圧づつ増して行きます。
つまり水深10m潜った時点で通常大気中の気圧の2倍の
圧力ということになります。

でも潜ってる人が「皮膚がイテェ~」ってならないのは
圧力均衡してるからです。
例えば肺の中、血管の中、胃の中その他についても、ゆっくり
潜ると少しづつ圧力が増えていきますが、体内の全ての圧力も
同じ状態になってきているからです。
この均衡はダイビングの際には呼吸に伴う吸排気によって
行われます。

潜るときも逆に深海から水上に出るときも同じですが、
吸排気による圧力均衡のスピードが水圧の変化に追いつけない
ときや、また吸排気(均衡)しないで水深が変わったりすると、
まさに質問者の心配するように痛い状態になります。

よく潜ると耳が痛くなるのは、圧力が高くなっても内耳の
気圧が低いままなため、鼓膜が内側に押されて痛くなって
いるのです。高い山やエレベーターで耳が痛くなるのも
同じ理屈です。(あれは鼓膜が外側に押されてる)

また均衡の取れない状態の密閉された空間をもつ物体を
水中に入れると、深く行くほど小さくなります。例えば
ゴムボールや風船なんかで実験すると、2気圧では通常の
半分、3気圧では通常の3分の1の体積になります。
Nakaさんのいう「空間のある虫歯」や、「蓄膿で詰まった副鼻腔」
などは潜ったり飛行機に乗ったりすると痛いですね。


でもいきなり均衡もなく水深100mとか宇宙空間とか
に行ったら生きてられないでしょう。

深海魚を釣ったときには魚の体が破裂したりしますし、
また宇宙空間のように真空中だと沸点が下がるので、体内
の血液が沸騰してたんぱく質が固まって死んでしまいます
から。

ボイルの法則・ドルトンの分圧の法則・ヘンリーの法則
等を検索して調べるともっと詳しくわかりますよ。

osapi124でした。

この回答への補足

圧力が均衡というのは釣り合っているということとは違うんですか?

補足日時:2001/01/09 03:11
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圧力を感じるというのは正確には「圧力差」を感じるので、差がなければ圧力はないも同じです。


人間は袋じゃありませんから、挟まれてるわけじゃないです。しかしここでは袋である場合について考えちゃいましょう。というのも細胞は袋みたいなものだから。
袋といえども厚みがあって、液体や固体で構成されている。ガスと違って、これらの物質はやたらに圧縮されることはありません。熱振動によって、一定のサイズが確保されます。さらに圧縮すると、分子と分子の間で、電子同士が反発することによって、圧縮に耐えている。うんと圧縮するとついには、固体あるいは結晶になってしまう。これは大変強い。これをさらに圧縮すると、結晶の構造が色々変化してコンパクトになっていきます。さらにさらにやると、ついに原子核融合が生じ、さらにやっていくと、全ての電子が巨大原子核に吸収されて中性子の塊になり、これは核力で圧力を支える。これ以上は行きません。1ccで何億トンという比重になるんですね。

暴走してしまいましたが....大気圧程度のことなら、細胞を構成する液体・固体が楽々支えられる。細胞の間にも細胞間液があって、これも圧縮されない。つぶれやしないんです。
次に痛い、ということ。神経末端が圧力を感じて電気パルスを出すことで痛みが生じるんですが、この神経末端の内部の圧力も外部の細胞間液と同じである。細胞間液の圧力は、人体内部および大気圧と同じ。圧力差がなければ感じないですね。

この回答への補足

「細胞を構成する液体・固体が楽々支えられる」ということは、宇宙でそれを頑丈な箱の中に入れて、大気圧並みの圧力で押してもびくともしないということですか?

補足日時:2001/01/09 02:57
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人間の内部の圧力とは主に血圧です。



では、血圧が低いと押され気味になって人がへこむかというとそんなことはないです。そこまで低いと死んでます。

大気圧も血圧も常に一定でなく、大気圧は天気によって左右されますし、血圧は体調によります。
低気圧が通り過ぎる時には体調がすぐれん!という人もいたりします。

痛さですけど、皮膚の痛さは痛点という点で感じられます。圧力は皮膚の表面全体に大してかかっているので押される感じと思ってください。
もし圧力が一点(針の先端のように)にかかるようならば、痛いです。

どうでしょう。

この回答への補足

ん~・・・押されてるだけでも痛いものは痛いような気がするのですが・・・

補足日時:2001/01/09 02:34
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◆Naka◆


うまく言えないんですが、皮膚と言っても、皮膚の中にも、細胞の中にも、いや人間の体の中、至るところに空気は存在しますよね?
気圧が変化しても、それにちょっと遅れて体内の気圧も変化していきます。
ですから、人間が大気圧の中で生きていても、その圧力を感じることはないはずです。

ただ、例えば虫歯治療で密閉された歯の中の空気などは、気圧の変化についていけませんから、ヘタをすると飛行機で高高度飛行中に破裂したりすることもあるわけですね。

間違いがありましたら、ご指摘ください。

この回答への補足

どこに空気があってもどこかしら両方向からの力にはさまれているところがあるような気がするのですが・・・

補足日時:2001/01/09 02:29
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Q低圧・大気圧の違いとは何か?

低圧・大気圧の違いとは何か?

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とすると、低圧・大気圧の違いというのは、
空気中の原子や分子が少ない・多いということなのでしょうか?

低圧→原子や分子が少ない
大気圧→原子や分子が多い

ご教授お願いします。

Aベストアンサー

まずコメントしておきますが、「低圧」と「大気圧」を対比しているご質問文には、何ら問題はありませんので、訂正の必要はありません。
一例を挙げますと、LSIの製造工程で使われるCVD技術には「低圧CVD」と「常圧CVD(大気圧のCVD)」という用語があるぐらいです。

では本題。
高校で気体の状態方程式 PV=nRT を習いますよね。
ここで、低圧とはPが小さいということです。
ですから、体積(V)、温度(T)に違いがなければ、帳尻を合わせる手段としてはnをPに比例して小さくすることになります。
nは分子の数です。
つまり、質問者様の推測は正しいです。

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Aベストアンサー

推力は,作用反作用の法則により,エンジンが単位時間当たりに
気体に与える運動量になると思います。気圧が高いということは,
空気の密度が大きいということになりますので,運動量に対して
プラスの寄与を持つのではないでしょうか? したがって,
ファン回転速度は低くする,が正解だと思うのですが・・・。

Q大気圧について

大気圧とは、空気が地球の重力によって引っ張られることによって、空気がおしている力ですよね?それなのに、大気圧はあらゆる方向にはたらくというのは、いったいなぜなのでしょうか?重力に引っ張られているから、下向きの大気圧は理解できるのですが、四方八方って・・・??
教えてください

Aベストアンサー

確かに、大気圧は、重力によって空気(の成分の分子)が地球の表面付近に押し込められていることによって生じる効果ですね。多数の分子は、互いに激しく衝突運動していて、なるべく空間的に広がろうとしています。もし大気圧より低い圧力の部分があれば、そこに広がっていきます。このとき、分子は勝手な方向に運動しているので、低圧部分が下方にあっても上方にあっても、状況は同じです。このようなことを「大気圧があらゆる方向にはたらく」と表現しているのでしょう。

なお、ちょっと余計なことかも知れませんが、(圧力差などとは関係なく)常に大気は物体を四方八方から押し付けている、、のような考え方は誤解を招きやすいです。今にも崩れそうな豆腐やプリンは、大気圧(あるいはもっと強い圧力)中でもふんわりと形を保っています。

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という問題で、密度をρ、Mrは半径rの星の質量とするとき Mr=(r/R)^3Mとなり
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P=-GMρr^2/2R^3とったのですが
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テキストには以下のように書かれてあります。

「まず、地球を同心円状に同質の物資で構成される球としよう。これは地球雨の半径方向にいろいろな物理量が変化することを意味する。こうした時、ある深さでの効力と重力はつり合っている。これが力学平衡の条件である。一方、重力はその深さより内部の質量が地球の中心にあると考えて、その質量とその深さの密度との間の引力に等しい。その質量は地球内部の密度分布が与えられなければ、それを深さ方向に積分して求められる。このようにして地球内部の圧力分布と重力加速度分布が、地震波速度から決められた密度分布を用いて求めることができるのである。これらの式を書き下すと、
dP/dr=-ρ(r)g(r)―①
g(r)=-GM(r)/r^2―②
dM/dr=4πr^2ρ(r)―③
dP/dρ=k/ρ―④
k=ρ(Vp^2-4/3・Vs^2)―⑤

となる。ここでρ,gはそれぞれ密度と重力加速度であり、GとMは引力定数と質量、Pは圧力である。実際には密度分布を積分して重力加速度分布と圧力を決定するのである。このようにして決められた地球内部の力学状態を静水圧平衡モデルという。単純だが大変有効なモデルである。上の連立方程式ではkを観測量とすると、密度が決定され、次に半径がrまでの質量が決まる。」

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Aベストアンサー

文章に誤りが目立ちます。正確に書いてください。とりあえずそのままで文章と指揮を対応させてみます。

>まず、地球を同心円状に同質の物資で構成される球としよう。これは地球雨の半径方向にいろいろな物理量が変化することを意味する。

⇒ これはすべての量を地球中心からの距離rのみの関数とすることを意味する。とくに目的は圧力Pと重力加速度gをrの関数として表したいということであって、P(r), g(r)の関数形を求めることが趣旨である。大筋の流れは

「②、③からg(r)を求め、④、⑤からρ(r)とP(r)の関係式を求め、これらと①を連立してP(r),ρ(r)を求める。」

ということである。



>こうした時、ある深さでの効力と重力はつり合っている。これが力学平衡の条件である。

⇒ 「効力」は間違いです。訂正してください。圧力Pがらみでしょう。この文章は式で書くと

              dP/dr=-ρ(r)g(r)―①

になる。


>一方、重力はその深さより内部の質量が地球の中心にあると考えて、その質量とその深さの密度との間の引力に等しい。

⇒ ニュートンの万有引力の式です。

             g(r)=-GM(r)/r^2―②     


>その質量は地球内部の密度分布が与えられなければ、それを深さ方向に積分して求められる。

⇒ ③式

            dM/dr=4πr^2ρ(r)―③

より

            dM=4πr^2ρ(r)dr

M=∫dM=∫4πr^2ρ(r)dr

を言っています。


>このようにして地球内部の圧力分布と重力加速度分布が、地震波速度から決められた密度分布を用いて求めることができるのである。

⇒ ④、⑤からP(r)とρ(r)の関係を求める。④は状態方程式であって、実験的に求める定数を必ず含む。これがkであって、kは⑤式のように、地震波速度(縦波速度Vpと横波速度Vs)によって与えられ、Vp、Vsを実測するということである。実はVp、Vsは地殻、マントル、コアにおいて明らかに異なるので個々に測定する必要があるがその測定は大変で、この文章はそこまでは踏み込んでいない。④、⑤から求めたP(r)とρ(r)の関係式と①を連立してP(r),ρ(r)を求めることができるのである。

文章に誤りが目立ちます。正確に書いてください。とりあえずそのままで文章と指揮を対応させてみます。

>まず、地球を同心円状に同質の物資で構成される球としよう。これは地球雨の半径方向にいろいろな物理量が変化することを意味する。

⇒ これはすべての量を地球中心からの距離rのみの関数とすることを意味する。とくに目的は圧力Pと重力加速度gをrの関数として表したいということであって、P(r), g(r)の関数形を求めることが趣旨である。大筋の流れは

「②、③からg(r)を求め、④、⑤からρ(r)とP(r)の...続きを読む

Q地球重力と大気圧の関係。

地球重力と大気圧の関係。

例えば、
突然地球の重力が今の二十倍になったとします。
そうした場合、大気圧も何らかの影響を受けるのでしょうか?

単純に、大気圧も今の二十倍になるとか……。
教えて下さい。

Aベストアンサー

>単純に、大気圧も今の二十倍になる
常識的に考えるとそうなります。
月が落ちてくるなんていうのは無しです。^o^

Q66番の(3)の質問です。回答の解説で 図1での内部空気の圧力はP0+ρghと書いてあったのですが、

66番の(3)の質問です。回答の解説で
図1での内部空気の圧力はP0+ρghと書いてあったのですが、外力Fはどこへいったのでしょうか?
おそらく浮力の考え方ができてないと思うのですが...

Aベストアンサー

質量Mの円筒には下向きに重力Mg(エムグラムじゃないよ!)がかかっています。
※簡単にするために内部気体の質量は無視していますね。
図1のような状態「底面?が水面と同じ」にするために必要な力が外力ですね。
※(1)の問題
この状態で静止させるための条件が「浮力=重力+外力」です。
このときに、「たまたま円筒内の水面がdとなった」というだけのはなしであり、浮力を決定するためには必要な項ですが、基本的に外力とは関係ありません。
>図1での内部空気の圧力はP0+ρgh
正確には、「ρgd」ですね。

>外力Fはどこへいったのでしょうか?
どこにも行ってません。
きちんとかかっていますが、関係ないから出てこないだけです。

Qゲージ圧力・絶対圧力・大気圧の関係

大気圧0 = 760mmHgabs(絶対圧力)
1mmHgG(ゲージ圧力) = 1mmHgabs + 760mmHg = 761mmHgabs
大気圧0 = ゲージ圧力0

関係はあってますでしょうか? 

Aベストアンサー

>大気圧0 = 760mmHgabs(絶対圧力)
>大気圧0 = ゲージ圧力0

大気圧は圧力ですから数字ではありません。
それを何らかの基準で測って数値が出ます。
絶対圧で表せば1気圧です。
ゲージ圧で表せば0気圧です。
「大気圧0」という表現は意味を持ちません。

大気圧 = 760mmHgabs(絶対圧力)
大気圧 = 0mmHgG
になります。


ここでの大気圧は標準大気圧の意味ですね。
大気圧自体は変動する量ですからいつも760mmHgabsではありません。ゲージ圧はかなり荒っぽい使い方をするものだと思います。あまり細かい数字は意味を持たないでしょう。
ゲージ圧を1気圧の大気に対して決めるというのは日本の大きな都市が海抜高度の低い所にあるということから来るものです。
タイヤの空気圧などでいうと「外圧に対して~気圧高い」ということが意味を持つはずです。外圧が大きく変わると基準を変える必要がでてくるかもしれません。例えばメキシコシティーを走る車の空気圧をゲージ圧で表すとしたら基準はどう設定しているのでしょうか。高度が2200~2300mほどの高地にある大きな都市です。大阪府ほどの人口です。大気圧は2割程度以上小さくなります。

>大気圧0 = 760mmHgabs(絶対圧力)
>大気圧0 = ゲージ圧力0

大気圧は圧力ですから数字ではありません。
それを何らかの基準で測って数値が出ます。
絶対圧で表せば1気圧です。
ゲージ圧で表せば0気圧です。
「大気圧0」という表現は意味を持ちません。

大気圧 = 760mmHgabs(絶対圧力)
大気圧 = 0mmHgG
になります。


ここでの大気圧は標準大気圧の意味ですね。
大気圧自体は変動する量ですからいつも760mmHgabsではありません。ゲージ圧はかなり...続きを読む

Q人間だけで、大気圏突入できる?

スペースシャトル「ディスカバリー」で耐熱タイルが剥がれた問題で、
ニュースでは、帰還に問題なしと言っていました。

そこで、ふと思ったのですが、
最悪、宇宙服を着た人間だけで、大気圏に突入する事はできないのでしょうか?
大きめのパラシュートでもしたら、いけそうな気もするのですが。(^^ゞ
やっぱり、燃え尽きてしまいますよね?

でも、色々考えてみると、
もし、蟻1匹を同じように大気圏突入させた場合、
燃えないような気もするのですが?

うーん、考えれば考えるほど、分かりません。
アホな質問かもしれませんが、どうか教えて下さい。

Aベストアンサー

 こんにちは。

 すこし、大気圏突入のイメージを誤解されているようですね。
 地球に向かって垂直に落ちてくるようなイメージを持っていらっしゃいませんか?

>静止衛星のように止まっている状態から、
>垂直に自由落下させたとして仮定してください。

 静止衛星は止まっているわけではありません。
 地球の自転と同期して動いていて、地表から見ると相対的にとまっているように見えるだけで、実際には秒速3キロ、時速にすると1万キロを超える速度でかっ飛んでいます。
 スペースシャトルも大気圏突入時には秒速6キロ、時速2万2千キロに達します。

 地表に降りてくるまでにこの速度を0にしなくてはいけません。
 つまり、地球に向かって垂直な速度より、水平の速度を殺すことが大変なのです。

 この膨大な速度を空気抵抗で減速しようとすれば、その物体の形状に関係なく同じ量だけの摩擦熱が発生します。
 つまり、同じ質量の物体ならば、流線型をしていようが、巨大なパラシュートを開いていようが、最終的には運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるわけですから、同じ熱量が発生します。
 結局はその熱にどう耐えるかの話になってしまいます。

 しかし、熱をあまり発生させずに降りてくる方法もないことはないはずです。
 ロケットを逆噴射してブレーキをかけていく方法です。
 ここでも、地球に向かって垂直に噴射するわけではありません。
 地球に向かって水平に逆噴射して、スピードを殺していくわけです。
 しかし、それでは、ロケットを打ち上げるときと同程度のロケット燃料が必要になり、いささかバカバカしいです。
 それに「人間だけで、大気圏突入」に対する答えにもなっていません。

 結局は、表面温度が千度超えても、中の人間が平気な宇宙服を作るしかないと思います。
 でも、ちょっと、難しそうですね。

 こんにちは。

 すこし、大気圏突入のイメージを誤解されているようですね。
 地球に向かって垂直に落ちてくるようなイメージを持っていらっしゃいませんか?

>静止衛星のように止まっている状態から、
>垂直に自由落下させたとして仮定してください。

 静止衛星は止まっているわけではありません。
 地球の自転と同期して動いていて、地表から見ると相対的にとまっているように見えるだけで、実際には秒速3キロ、時速にすると1万キロを超える速度でかっ飛んでいます。
 スペースシャトルも大...続きを読む


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