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地球の中心に到達することができたとしたら(そんなことは実際には無理ですが)、重力はどうなるのでしょうか?
高い山の上と地面では、重力は違うのですか?
(重力について)
高い山(富士山)に登ったとき、自分のからだが軽いとは思いませんでした。(あくまで、自分の感覚ですが・・・)
もし、地球の中心に到着して、重力がなくなるのであれば、地下を掘り進んでいくうちに、自分の体重が軽くなっていくということでしょうか?
逆のことですが、
宇宙旅行をしておられるのを見たときには、一瞬無重力になりますよね。ってことは、宇宙旅行とは、無重力状態になったときのことを言うのでしょうか?
重力の及ぼす範囲は、大気圏だけなのでしょうか?
あれは、大気圏外に突入したということでしょうか?
大気圏を脱出したときに、すごい熱が発生すると聞きました。

無知なのもので、わからないことばかりです。ご回答のほど、よろしくお願いいたします。
娘に質問されたのですが、わからないので困っています。

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A 回答 (9件)

>高い山の上と地面では、重力は違うのですか?



厳密には違います。
但し、人間が体感出来る事は無く、精密な機器で測定して初めて解る程度のものです。
また、地球の自転による遠心力との合成によって、赤道上は見かけ上の重力が若干弱くなりますが、これも人間が感じる事は出来ません。
因に赤道は地軸方向に比べ若干長い=地球は完全な球体では無く赤道の方が長い楕円形。
地球の中心に行けば「地球から受ける重力」は無くなります。

物体は質量が有れば重力を発生しますが、小さいとその力も微々たるものなので影響は殆どありませんが、天体ほどの質量になると色々なものを引き寄せます。
大きさでなく質量と書いたのは、例え角砂糖ほどの大きさであっても、質量が惑星や衛生と同じほどの質量が有れば何でも引き寄せるほどの強い重力を発生します。
ブラックホールはこれの大規模なものです。

>宇宙旅行をしておられるのを見たときには、一瞬無重力になりますよね。・・・

ちょっとこれは意味が解りませんが、天体からの重力を殆ど影響ないほど離れている宇宙空間と仮定すると、一瞬では無くずっと無重力状態です。
アニメやSF映画での宇宙旅行と云う意味でしたら、便宜上重力があるようにして有るだけです。
有名なものに「2001年宇宙の旅」のディスカバリー号が有りますが、映像では乗組員は回転する部屋にいます。
これは遠心力で疑似的に重力を作り出しているからです。
最も原始的なものとしてはマグネットやベルクロ(マジックテープ)を仕込んだ靴を使用して足が床に着くようにしてあるものがあります。
もし、天体からの重力の影響を受けない空間を宇宙と呼ぶのかと云う意味でしたら、少し違います。
一般的には大気圏外を宇宙と云い、大体地上125Kmくらいです。
また国際的な条約でも定義されているようです。
http://www.jaxa.jp/library/space_law/chapter_3/3 …
例えば、太陽を中心に地球が回っているのは太陽の引力=重力に地球が引張られているからです。
地球と月も同じ関係です。
この天体間を宇宙空間では無いとは思わないですよね。

>大気圏を脱出したときに、すごい熱が発生すると聞きました。

大気圏脱出だろうが突入だろうが鉄でも溶ける程の熱を発生します。
突入時は地球の重力に引かれて凄いスピードになりますし、大気圏を離脱するにもかなりのスピードがなければなりません。
この際に空気との摩擦による熱が発生します。
これは大気圏脱出、突入でなくても普通の飛行機でも同じです。
音速を越えて飛ぶ戦闘機なども勿論熱対策されています。

この回答への補足

大変、丁寧なご回答大変ありがとうございます。
なんか、質問者の理解の超える範囲で、議論が高まっていて、全部理解しきれません。

>厳密には違います。

no.1の方にも質問させていただいたのですが、違うというのは、重力は微妙に重くなるのですか?軽くなるのですか?

>地球の中心に行けば「地球から受ける重力」は無くなります。

地球の中心に行けば、重力はなくなり、
地球から離れれば、離れるほど、重力は大きくなるという理解でよろしいでしょうか?
では、「地球の質量」による重力が一番大きいところは、どこでしょうか?
「地表」?それとも、「宇宙の果て」?
(この際、太陽を公転する遠心力とかは、無視して・・。)

物理が苦手です。(^^ゞ 申し訳ありません。

補足日時:2007/04/23 15:26
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地球中心は周囲からの引力が同一に成るため、相対的無重力です。


相対的無重量とどちらの表現が良いのか分りませんが、あくまでも相対的なものです。
また、自由落下(重力加速度と同一の加速度で地球中心へ移動する事)では相対的無重力状態により遠心力が働かない。
実際、地球の極点と赤道でも重力値はほぼ同じです。
地球が太陽に対して自由落下しているため、地球の遠心力は働かない。
落下実験でも、遠心力が働かない現象が記録されている。
以下、参考例です。
“2003年に宇宙ステーションで行なわれた、実験。”
ご覧の様に、宇宙では重心が無く物体の中心で回転します。
回転軸が物体の中心に移動しますので、宇宙ステーションの日本モジュール暴露部は大変危険を増やしてます。
中国が、「日本の巻き添えは、お断りだ。」として、独自建設に移行した理由です。

youtubeに、掲載しました。
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この回答へのお礼

お礼が遅くなり申し訳ございませんでした。
皆様、詳しい回答を本当にありがとうございました。
なんだか、ご回答の方が、質問者の理解を超えてしまって、
なんというか、恐縮です。
本当にありがとうございました。
m(__)m

お礼日時:2007/05/21 13:20

No. 3 のものですが、No. 6 の方の回答につきまして。


> 地球中心から半径rの位置に居る時、半径rより内側の球が重力となります。
> 半径rよりも外側の部分は万有引力が打ち消しあって重力として働きません。
これは違います。半径rより内側の部分が重力となることは、その通りです。しかし、半径rより外側の部分はアンバランスであるため、打ち消し合わず反対側により強く引かれます。その効果を計算する必要があります。

私が No. 3 で書いたように、地球の内部での引力は中心からの距離に比例します。このことは大学の物理学の授業で計算しました(といっても教授が計算したのをノートに写しただけですが)から確かです。
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>中心に行ったら、重力ゼロとか言うのは、前提がおかしな間違いです。


>重力を発生する質量に見合った物質が有り・・・、それらの圧力を支える非現実的な超強力な内部が空洞の球が有ってそこの中心の重力はと言っても・・・

おかしくはないですよ。
こう言うのを「思考実験」と云います。
現在は地球の中心で本当に計測する事は不可能でしょうけれど、宇宙開発が進み、無重量状態の空間で人類が加工出来る程度の大きさの物質で計測したりする事が可能になるかも知れません。
例えば、アインシュタインの相対性理論では物体を光の速度に近づけるほど速度が上がらずに質量が増えるとか、時間が遅れる等は当時は実験出来ませんでした。
現在粒子加速器によって原子とかその程度の大きさのものでは有りますが、光速に近いくらいに加速すると質量が15倍だか20倍だか忘れましたが、増える事、寿命(崩壊しない)も延びる事が確認されています。
ただ、質量を持った物質が発生する重力の影響を全く受けないほど距離が離れていて重力が「0」なのと、地球の中心で物質同士の重力が相殺しあって「0」なのかの違いはあります。
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計算上ですが


地球中心から半径rの位置に居る時、半径rより内側の球が重力となります。
半径rよりも外側の部分は万有引力が打ち消しあって重力として働きません。
これは中が空洞の球の内側で働く引力の問題で積分計算によって簡単に答えがでます。
球の体積は半径の3乗に比例しますので中心部で比重が増えたとしても位置に比例した力が働くわけではありませんからバネのような正弦振動にはなりません。
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中心に行ったら、重力ゼロとか言うのは、前提がおかしな間違いです。


地球であれば、地質もマグマも核も有ります、水も有ります。
重力を発生する質量に見合った物質が有り、それらに押し付けられるわけです。
地球以外のガスでできている星でもガスにより押し付けられるわけです。
そういう現実の中で、それらの圧力を支える非現実的な超強力な内部が空洞の球が有ってそこの中心の重力はと言っても、それは本当の地球の中心の重力はいくらかということに答えているようには私には思えないのですが。
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簡単のため、遠心力や太陽の引力などは働かず、地球は完全な球とします。



地球の内部に入ったとき、地球から働く引力は地球の中心から引かれる力で、おの大きさは地球の中心からの距離に比例します。
つまり、地球の中心にいるときは引力はゼロで、中心から離れると比例的に大きくなり、地表に出たときに引力の法則で決まる値に一致します。地球の内部にいるときに引力が減るのは、地球の各点からの引力がお互いに打ち消しあうからです。中心ではちょうどバランスして引力はゼロになります。

地球の表面から中心を通って反対側までの穴をくりぬいて、地表からその穴に飛び込んだとします。引力は中心からの距離に比例するので、運動はバネの方程式に従い正弦振動になります。つまり、地球の中心に近づくほど速度が大きくなり、中心を過ぎるとブレーキが働いて、地球の裏側に行ったときは速度ゼロです。そしてこちら側に戻ってきます。空気抵抗がなければこの往復運動を無限に繰り返します。
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この回答へのお礼

早速のご回答、ありがとうございました。

はやり、みなさん、おっしゃっているように、「地球の質量」による重力は、ゼロという理解でよさそうですね。

地球をくりぬいて、その中に飛び込む自分を頭で想像してみました。
空気抵抗がなければ、そういう運動になるのですね。

大変勉強になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/04/22 22:00

確か、海抜0mの地点と富士山やエベレストなど高所で体重を比べた場合、


高所で測った時の方がわずかに軽いと聞いたような。
それが遠心力の差か重力の差かは分かりませんが。

地球の中心に達した場合、無重力というよりも
全ての方向に1Gの力で引っ張られるのではないでしょうか。
それがどんな感覚なのかは分かりません^^;

どこからが宇宙かという事については
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa12311.html
こちらのQ&AのNo.5が分かりやすいように思えました。

後、すごい熱が発生するという事に関しては
大気圏内での出来事です。
気体は勢いよく圧縮すると熱が発生します。
宇宙船などが宇宙から地球へ戻ってくる時、
音速を遥かに超えた速度で突入してくる為、
宇宙船の先端付近の大気が押しつぶされて発熱するのです。
よく摩擦熱といわれる事がありますが、少し原理が違うようです。
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この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございます。

>確か、海抜0mの地点と富士山やエベレストなど高所で体重を比べた場合、高所で測った時の方がわずかに軽いと聞いたような。

↑no.1の方のご回答によって、もし、高所の方が重力が大きいということであれば、それは遠心力によるってことになりますね?

今、no.1の方にも再度、質問させていただいたのですが、↓ちょっと混乱しています。

大気圏突入のときの熱は、てっきり摩擦熱だと思っていたのですが、違ったのですね。勉強になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/04/22 21:51

地球の中心では「地球の重量」による重力は0になります。

(地球内部の密度は均一とした場合)。
ただし地球は太陽の周囲を公転していますから、遠心力が働きます。また太陽や月からの引力があります。ですから完全には0にはなりません

重力は物体間の距離に比例します。地球の半径は約6,700Kmです。富士山に登ってもは地球中心からの距離は6,700+3.7Kmです。変化は微々たるものです。(ジオイドなどの説明は省略します)

重力は空気のあるなしに関わらず影響を受けます。(1例として月の引力で潮汐が起きることは知られていますが、地球、月の間に空気はありません)

私は「宇宙旅行」の定義は知りませんが、無重力状態になるのは「自由落下状態」にあるときです。詳しくは下記を参照ください
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E7%94%B1% …

この回答への補足

早速のご回答ありがとうございます。
もう一度質問させてください。

>重力は物体間の距離に比例します。地球の半径は約6,700Kmです。富士山に登ってもは地球中心からの距離は6,700+3.7Kmです。変化は微々たるものです。

↑その微々たる変化というのは、重力は重くなるのですね?
ってことは、富士山頂の方が重力が重いのですね。
重力は物体間の距離に比例するってことは、離れていくとどんどん重くなるのですよね。
地球の中心では、「地球の重量」による重力は、ゼロで、地球から離れるにしたがって、重力は大きくなる。。。
では、どの地点で一番重力が大きくなるのですか?
「宇宙のはて?」
考えているうちに、混乱し分からなくなってしまいました。
とんちんかんな質問かもしれませんが、ご回答どうぞよろしくお願いいたします。
m(__)m

補足日時:2007/04/22 20:51
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私たちは地球の表面に住んでるんですよね。
じゃあ、地球の中身は一体なにが詰まってるんですか??
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Aベストアンサー

地球内部のことを知るほとんど唯一の手がかりが地震波です。
地震波がどの場所でどれくらいの時間で伝わるか、地震波の中で直達P波でも直達S波でもない波があるかなどを念入りに探していきます。
そうすると、地球内部で地震波が反射したり屈折したりする場所が分かります。
外核と呼ばれる部分では、S波が透過しないことも分かったため、これは液体状であることが明らかになります(弾性体力学と呼ばれる物理学を用いて証明される)。
また、地表の重力や天体力学から地球の質量が分かりますから、これに合うように地球内部の密度を推定していきます。
このとき、宇宙化学の知識と、地球上で得られる数少ないマントル起源物質から、地球内部の化学組成を推定していきます。
このように、地球科学、物理学、化学の知識を総動員して地球内部を推定していくのです。

なお、人類はまだ地下9kmまでしか達しておらず、マントル内を直接覗いたこともありません。
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No.5の方へ
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外核:ほとんど液体。磁場は外核によって作られる。鉄などから構成されている。
内核:固体、または半流動体。鉄などから構成される。
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地球内部のことを知るほとんど唯一の手がかりが地震波です。
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子供と賭けをしたので、どうか教えて下さい。
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A)一番単純なモデル
 以下のような仮定が成立するものとします。

 1)地球は自転していないとする。
 2)地球はどこでも密度が同じだとする。
 3)地球は完全な真球だとする。
 4)トンネル内は完全な真空だとする
 5)トンネルは正確に地球の重心(この条件では中心)を通って真っ直ぐとする。
 6)リンゴはトンネルに沿って、即ち重力方向垂直下方に真っ直ぐ落とすものとする。

 この仮定のもとでは、まず落としたリンゴはトンネルに沿って落ちて行きます。その加速度はだんだん小さくなります。と言うのも、落ちていったリンゴより上の球殻の部分の重力は働かなくなり、落ちるにつれて重力の強さが小さくなっていくからです。それでも加速度は地球中心に方向に向かってあるので、リンゴの速度は増していきます。
 地球中心までリンゴが到達したとき、そこは完全な無重力状態(無重量状態)ですが、既にリンゴは地球の裏側へ向かう速度を持っているので、通過して行きます。つまり地球中心から見れば、上昇していきます。
 中心点通過後、つまり上昇中は、重力は地球中心に向かっているので、加速度はリンゴの速度の方向と正反対になり、リンゴは速度を減じていきます。このとき、上で説明した理由と全く同じ理由で、上昇すればするほど重力が強くなり、減速はだんだん急になっていきます。
 地球裏側まで到達し、そこでいったんリンゴの速度は0になります。続いて、上で説明したのと全く同じ過程を経ながら、リンゴを落とした元の地点へと向かい、元の地点で再び速度が0になり、また落ちて行きます。
 結局リンゴは以上で説明した運動を、ずっと繰り返します。

B)空気抵抗がある場合
 A)から「4)トンネル内は完全な真空だとする」という条件だけを取り去り、トンネル内にも空気があるとします。空気の密度は地球の中心に近いほど大きくなる、すなわち、圧力が大きくなりますが、リンゴを押しつぶすほどではないと仮定します。
 すると、最初に落として落下していくリンゴは、空気抵抗の分だけ加速度が鈍り、地球中心を通過はするものの、A)の場合より速度は小さくなります。上昇中も空気抵抗のため、速度の減じ方はA)より急になります。速度が充分でないため、地球の裏側表面まで到達することができず、裏側表面より低い位置でいったん速度0になり、元の位置に向かって落ちて行きます。元の位置に向かって行くときも、空気抵抗がかかるので、上の説明と同様の過程を経て、更に低い位置で速度0になり、反転して落ちて行きます。
 こうして、リンゴは行きつ戻りつするものの、だんだん行きつ戻りつの距離が小さくなっていき、最終的には地球中心で静止します。

C)地球に自転がある場合
 A)から「1)地球は自転していないとする。」という仮定だけを取り去り、約24時間で一回転するとします。真空という仮定はあるものとします。
 落とす位置と裏側が、それぞれ北極・南極(逆でも可)であれば、A)と同じです。

 もし、赤道上にトンネルの出入り口があるとすれば、真っ直ぐに落ちていかず、落ちていくに従って出入り口を結ぶ直線軌道からずれていきます(この、リンゴの軌道を変える力を「コリオリの力」といいます)。これは、自転により、地球表面では半径法と垂直=円周方向に速度を持つから、と考えても大体はOKです。
 当然、落下途中でリンゴはトンネル壁面と衝突します。その衝突時、もしトンネル壁面とリンゴの間に摩擦がないとすれば、リンゴはトンネル壁面にぽこぽこぶつかりながら、反対側まで到達します。このとき、もし出口が低いと、リンゴはトンネルと垂直方向に飛び出すことになります(ある条件が成立すれば、飛び出さずに戻って行きますが、省略します)。
 摩擦があるとすれば、B)の空気抵抗がある場合と同様に減速してしまい、ぽこぽこぶつかって行きつ戻りつしながら、最終的には、地球の中心でトンネルの壁面にぽこぽこぶつかり続けるか、ぶつかる速度も減じていって静止するかします。

 赤道でなく、中緯度地帯にトンネルの出入り口を作ると、さらにややこしくなります。
 赤道上の場合の説明では遠心力に言及しなかったのですが、これは赤道上なら遠心力は重力に対して垂直上向きに働くので、説明に含めずともよかったからです。
 遠心力は、地球の回転軸に対して垂直に働きます。中緯度地方で立っている人の立場でいうと、赤道方向斜め上向きに働きます。この「斜め向き」の遠心力のため、リンゴの動きは更に複雑になります(説明は省略します)。

 最初のA)の説明が一番単純で、実際の地球に応じてA)での仮定を変えていくに従って、どんどんややこしくなります。あまりにややこしくなるので、大学教養課程の物理でもA)までしかやらないのが普通なくらいです。
 お子さんの年齢がわかりませんが、とにかく物理を習っていないとすれば、幾人かの方々が参考URLで示してくださっているWebページの説明を理解するに留めておくのがよいかと思います(最も重要な要素だけを取り出した場合に限定した、最もシンプルな説明ですから)。私もそのURLを参考URLに再掲させていただきます。

参考URL:http://aquarius.dsn.co.jp/kodomo110/nazenani/kotae/chikyuno.html

 小学生向けの説明ではありませんが・・・。

A)一番単純なモデル
 以下のような仮定が成立するものとします。

 1)地球は自転していないとする。
 2)地球はどこでも密度が同じだとする。
 3)地球は完全な真球だとする。
 4)トンネル内は完全な真空だとする
 5)トンネルは正確に地球の重心(この条件では中心)を通って真っ直ぐとする。
 6)リンゴはトンネルに沿って、即ち重力方向垂直下方に真っ直ぐ落とすものとする。

 この仮定のもとでは、まず落としたリンゴはトンネル...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q地球の中心が空洞だったときの引力の方向

もし、地球の中心部分が空洞だったとしたら、その時、その空洞の表面では、どの方向に引力が働きますか? 地球の中心方向ですか、それとも、その逆方向ですか? 逆方向だとすると、その空洞の表面に人が立つことができますか?

Aベストアンサー

ANo.1の回答へのお礼に書かれた質問について、お答えします。
(1)の質問について、答えはすべてYESです。あなたはANo.1の私の回答を正しく理解されています。大雑把な言い方をすれば、空洞内の物体には、四方八方から地球の引力が働くために、それらが打ち消しあって、結局重力は全然働かないのと同じ状態になる、というわけです。
(2)の質問への答えもYESです。その条件を言葉を変えて言えば、地球の中心からの距離の等しい所では密度がすべて同じである、ということです。その距離が違う所の密度は違っていても良いのです。そのような密度のあり方を、密度は球対称であると言います。
 地球の密度は中心に近づくほど増加することが、わかっていますから、地球全体の密度が均一であるとする仮定は現実からかなりかけ離れたものになります。それより、地球の密度が球対称であるという仮定の方が、より現実に近いです。その場合でも、空洞内は無重力であることが計算で証明できるのです。

Q宇宙の中心はどこ?

現在、宇宙はすごい速度で膨張しているといわれていますが、どこを基準にして膨張しているのでしょうか、ビッグバーンがおきたのは、現在の宇宙のどの
へんなのでしうか?
関連の本によると、風船が膨らむように、宇宙がふくらんでいて、とくに中心はないとかいてありましたが
風船が膨らむのは空気の取り入れ口を中心に膨らんでいるとおもうのですが。
過去に同じ投稿があったか検索しましたが、わからなかったので質問します。

Aベストアンサー

 よく風船が例に出ますよね。ただし、風船を立体として捉えるのではなく、風船の表面だけを見てください。

 たとえば、風船の表面の数カ所にマジックで印を付けます。風船をふくらませると、それぞれの印がお互いにほぼ均一に離れていって、特に中心というのはないはずです。
 あるいは、球の表面を考えてください。立体としての球の中心はありますが、面(2次元)の世界として、球の表面に中心はありますか? ありませんよね?

 宇宙のとらえ方はきわめて概念的・論理的なものです。そのまま形にすることはできないので、単純化して2次元(面の世界)のモデルとしてよく例えられるのが、風船の表面です。

Q宇宙が生まれる前は・・・?

今日学校で理科の先生が言ってたんですが、宇宙は約137億年前に生まれたらしいですね。

じゃあその137億年前より以前は何だったのでしょう?
何か宇宙とは別の空間が存在していたのでしょうか?

宇宙について考えれば考えるほど頭がおかしくなりそうです。わからないことだらけです。

僕の宇宙についての知識は殆ど無いに等しく、専門用語もわかりませんので、わかりやすく説明していただけませんか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お話としては面白いのですが、科学として語る価値はありません。

また、今も昔も宇宙はふくらみ続けています。このことは、映画の巻き戻しのように、逆に時間をさかのぼっていけば、どんどん縮んでいくことになります。こうやってさかのぼれば、さきほどの時間の行き止まりと同じところにたどりつきます。このことは観測により、どこか一点に集まることがわかっています。他の(自信ありの)回答者の方がおっしゃっているように、宇宙があちこちに集まることは考えられません。

それでは、始まりはどんなものだったのでしょうか?

簡単にキーワードを並べて書きますので(というか私自信理解できてはいません、また理解している人も少ないでしょう)、興味をもたれたら、いろいろご自信で調べてくださいませ。

今、もっともらしいといわれている説は、東大の佐藤勝彦氏とMITのアラン・グレースという人が別個に発表した「インフレーション理論」による「宇宙の始まり」の説明です。1980年代の発表です。

最初は無です。空間もありません。振動だけがある状態だと佐藤氏は言っています。この振動から「トンネル効果」によって宇宙が現れました。大きさは10の-33乗cm=1cmの1兆分の1の1兆分の1の100億分の1(量子力学でプランクの大きさといわれるもの)です。これがモノの最小です。これと同じように、最小時間である10の-44乗秒後に「相転移」というものがおこります。

相転移とは水が水蒸気に変わるようなことをいいます。水が水蒸気に変わるときにエネルギーが発生するように、物質に相転移がおこるときにはエネルギーの出し入れも発生します。このときのエネルギーが今の全宇宙のエネルギーのもとです。これは、ちょうど高いところにあるボールが地面にあるボールより大きなエネルギーを持っていることと同じです。そして、高いボールが落ち始めると落下のエネルギーに変わっていき、やがて地面のボールと同じように冷たいボールになります。この落ちていくときのエネルギーが他のエネルギーに変わっていきます。これが、光の元気のよさや地球が回っていたり、人間が走ったりしているときのエネルギーの正体なのです。
このとき「重力」も生まれました。ここ(相転移)が三次元の空間と一次元の時間の始まりになります。宇宙の誕生です。ビッグバンはこの後(10の-32乗秒後)です。ビッグバンは真空のエネルギーから熱エネルギーへの落下です。

ここで、もう一度逆に時間をさかのぼってみましょう。
ビグッバン←相転移←宇宙の出現と戻り、その前-やはり無ですね。そこまでです。

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お...続きを読む

Q重力による時間の遅れがわからない

こんにちは。
重力が強いほど時間の流れが遅くなる理由について教えて下さい。
よく特殊相対論による時間の遅れについては、光時計の比喩で説明されていて分かるのですが
光速に近づくにつれて光線が斜めに伸びて、光線が戻ってくるまでに1秒以上かかります。

重力が強い程に時間の流れが遅くなるのをこの光時計の比喩でわかりやすく教えて下さい。

ちなみに『竜の卵』というSFでは中性子星にチーラという知的生物がいて
人類の100万倍の進化速度になる理由を教えて下さい。
設定では直径20kmで表面重力は670億G。
なぜ重力が強くて時間の流れが遅いのに、100万倍の速度なのかがわかりません。
地球時間では15分がチーラでは60年に相当するそうです。
だから人類の科学力をあっという間に追い抜いてしまうそうですw

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 相対論では真空中の光速度が基準で、時間や空間(時空)は、光速度により変化します。

 光も重力で自由落下します。もし重力源に逆らって光を放つ、つまり星の表面から光を放てば、真空中の光速度(秒速30万km)と自由落下する速度の合成(足算)になります。

 これは水中での光の速度が遅くなるのとは異なり、時空の性質によるものです。そのため、光は相変わらず宇宙での特別の速度であり、やはり光は時間や空間の基準となります。

 遠方から見て、星の表面から放たれる光が重力のために秒速15万kmとなるなら、星の表面での時間は、遠方から見ると半分の速さで進んでいます。なお、その星の表面で見れば光は(局所的には)秒速30万kmであり、自分の時間の速さが遅くなっているとは観測できません。それが一般相対論がいう、重力による時間の遅れです。

 しかし、その星表面から遠くを観測すれば、自分より倍の速さで時間が進んでいることが分かります。相対速度を持つ者同士が、どちらも相手の時間がゆっくり進んでいると主張して、それがどちらも正しいという状況(特殊相対論がいう時計の遅れ)とは異なります。

>なぜ重力が強くて時間の流れが遅いのに、100万倍の速度なのかがわかりません。

 そうなりません。中性子星表面の時間は、強い重力のため(赤道などだと速度の影響も少し加わる)、遠方に比べると遅くなっています。竜の卵に出てくる中性子星の知的生命体チーラはの生物的な感覚時間が速いのは、チーラがいわば巨大原子核が生物になったようなものだからです。

 思考であれば、人間の脳は化学反応により思考しますので、光速度の制限はもとより、化学反応速度の制限を受けます。チーラは、それが原子核内の反応であるため、とてつもなく速くなっています(生きた量子コンピュータみたいな感じ)。

 なお、チーラやその生活環境は、自然科学を度外視しての想像ではなく、中性子星表面で起こり得る反応を考慮して設定してあるようです。

 相対論では真空中の光速度が基準で、時間や空間(時空)は、光速度により変化します。

 光も重力で自由落下します。もし重力源に逆らって光を放つ、つまり星の表面から光を放てば、真空中の光速度(秒速30万km)と自由落下する速度の合成(足算)になります。

 これは水中での光の速度が遅くなるのとは異なり、時空の性質によるものです。そのため、光は相変わらず宇宙での特別の速度であり、やはり光は時間や空間の基準となります。

 遠方から見て、星の表面から放たれる光が重力のために秒速15万kmとな...続きを読む

Q重力と引力の違いは?

重力と引力の違いは何なのでしょうか。

(もしくは、引力と重力の違い:ログ検索用)

素朴な疑問ですみません。

Aベストアンサー

天体の中心に向かって引っ張られる力が引力ですが、地球は自転しているために外にひっぱられる力(遠心力)もはたらいっています。重力はこの二つの力を合わせたものです。赤道付近は遠心力が大きいので、重力は小さくなります。南極や北極は遠心力が働かないので重力が大きくなります。南国に行くと身も心も軽くなるのは、暖かいからだけではなく重力が軽くなるため

だそうです。

参考URL:http://www.dspace.mitsubishielectric.co.jp/space_qa/q_16.html#

Q太陽も公転してるの?

ものには重力があり、地球は太陽に、月は地球に引き尽きられているということはよく聞きます。

では太陽も公転しているのでしょうか?何かの重力によって決まった軌道があるんでしょうか?
まさか宇宙の中を浮遊しているわけじゃあないでしょうし。(もしそうなら太陽のそばを離れられない地球も、漂流してることになるし)
どの星もどこかの星の重力を受けているとは思うのですが、太陽系自体もどこかの星の周りをまわっているのですか?それともじっとしてるのでしょうか?
恒星は、重力同士がつりあってバランスよくいつも同じような配置になっているのでしょうか?

考えてるとわけがわからなくなってしまいます。

また、彗星ってありますが、あればどうして独自の決まった軌道なのですか?

wかりやすく教えていただくとありがたいです。

Aベストアンサー

太陽は直径10万光年の銀河系の中心から約28,000光年の位置で、一周
約2億2600万年で公転してます。決まった軌道かというとバルジといわれる
中心部だけでなく広く恒星が分布しており、引力の計算が膨大で観測も
百万分の一周もしてないので、一周で同じ位置になるかはわかりません。
周りの星も動いており、数万年単位では星座も形が変わります。
(参考URL に10万年後の北斗七星などあります。)
銀河系同士も近づくものがあったり遠ざかるものがあります。

彗星の軌道は、独自の決まった軌道というより、太陽に近いものは、太陽系
誕生の時か誕生から今までに構成物質がほとんど大きな惑星に吸収されたの
ではないでしょうか。太陽系のはずれにあるものが重力のバランスを崩し太陽に
落ちてきたものでしょう。その中ではずれに戻るときに木星や海王星に捕まり
数十年の周期の軌道になったものがよく知られています。有名なハレー彗星は、
ニュートンに教えられたハレーが軌道計算して、周期76年とわかった海王星族
です。

参考URL:http://www2.synapse.ne.jp/haya/cosmsurf/

太陽は直径10万光年の銀河系の中心から約28,000光年の位置で、一周
約2億2600万年で公転してます。決まった軌道かというとバルジといわれる
中心部だけでなく広く恒星が分布しており、引力の計算が膨大で観測も
百万分の一周もしてないので、一周で同じ位置になるかはわかりません。
周りの星も動いており、数万年単位では星座も形が変わります。
(参考URL に10万年後の北斗七星などあります。)
銀河系同士も近づくものがあったり遠ざかるものがあります。

彗星の軌道は、独自の決まった軌道というより...続きを読む


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