方角と高さ（宇宙において）

Question

宇宙空間では、方向と高さの概念が無いと思ったのですが、皆さんはどのように思われますか？

漠然とした質問ですが…

例えば、宇宙空間に私が存在すると考えてみますと、
方向については、自分の頭が北、足が南、まっすぐ手を伸ばした時の右手が東、左手を西と定義しても、当の私は宇宙空間では回転してしまうので、宇宙に向きが無い…？と思いました。

高さについては、月と地球の距離は分かっていますが、月が地球より高い位置にあるのか、それとも低い位置にあるのかはっきりさせることができるのか…？と思いました。

くだらない質問ですが、お付き合いしていただけたら幸いです。
回答をお待ちしております。

okmisato · Accepted Answer

質問者さまには、誤解の無いように些か表記に疑問を感じますので再々します。また、議論を行うつもりもありません。

Ａｎｏ7.で、上下とは言えない、と表記ありますがこれは宇宙に関して述べられていると思います。
地球上の人間は、頭のほうが上で、足が下、右手の方が右で、左手の方が左です。
逆立ちしている時は上下は逆かも知れませんね。
　まずは、上下左右とは自分を基準としていると思ってください。そのまま、上下左右、東西南北を宇宙では論じられません。
島宇宙や太陽系などでは重力の関係からある程度は平面状に存在するようです。
　ただし、重力が影響しない島宇宙同士は無関係な位置関係です。他の太陽系も不ぞろいです。

天の川銀河の中心にブラックホールとのことですがそのような認められた科学的論文はありません。

宇宙では静止しているものは無いとの記述は、ビッグバーン以来その中心点から全宇宙が光速で膨張しているからです。
　これは、ビッグバーンの発生点が宇宙の中心と考えられるためです。ですから、ある意味絶対的表現（尺度）となります。

回答の中に、時間は一次元であり光の速さです　とありますが何を言われているのかちょっと理解しがたいです。
　参考ＵＲＬはアインシュタインの相対性理論での等速運動について述べているので、光速における特殊相対性理論でなければ宇宙は論じられないと考えます。
　確かに、時間はひとつの次元であり、光の速さも同じです。と言う意味であるならば
　ここで問題なのは、速さとは時間によって表される距離であると言うことです。
　もしブラックホールのように時空間がねじられるとすると、そこには無限大のエネルギーがあり、逆にいえば、そこから時間が発生することにより無限大のエネルギーが発生するともいえる。これがビッグバーンである。

当方、科学者ではありませんが、質問者様にもご関心があれば探求される事を願って筆をおきます。

okmisato · Answer

たびたびで恐縮ですが気になるのでもう一言容赦願います。
宇宙飛行士がクルクル回るのは、無重力空間の物体に力が作用（反作用）した場合、その物体の重心に垂直に作用しないと、そのズレた分だけトルク（回転力）が働き、結果その物体は回転しながら力の作用した方向に移動することとなる。空気中なら星飛遊馬の魔球となる。

ビッグバーン以前に関する最新の宇宙空間論やブラックホールにおける回転とは、平面とか三次元空間におけるものとは、その意味がちがいますので誤解されないように。

noname#132723 · Answer

No　７　です訂正します
石川勝彦　名誉教授　と書きましたが
正しくは「佐藤勝彦　名誉教授」でした。訂正して
深くお詫び申し上げます。

noname#132723 · Answer

個人的な意見で恐縮ですが結論から言うと上下とは言えないと思います
仮に天の川銀河の中だけで、定義しようとすれば銀河中心にある
ブラックホールを基準に距離によって出来そうですが、そこには時間軸
を含めて考えなければいけないと思うからです。
　時間軸を考えると平面上の回転が、立体的な螺旋回転として表現され
これから分かるのは、すべてのものは回転または移動しているという事。
宇宙では、静止しているものは無いようですね。

最新の理論では石川勝彦　名誉教授が監修された雑誌などを見かけます
ぜひ一度お読みになってみてください。
　キーワードは、時間は一次元であり光（電磁波）の速さです。

okmisato · Answer

御礼の内容から、改めてご質問のご趣旨を確認し考え直して見ました。
質問者ご自身が、
『方向については、自分の頭が北、足が南、まっすぐ手を伸ばし、、、』
と言われているのは、もしスペースシャトルの中でクルクル回る自分のその瞬間におけるおける方向を頭手足の向きとするならその通りかと存じます。なぜなら貴方がそう決めるわけですから。

しかし、常識的にはクルクル回っているから方向が無いのではなく、定められた方向に対して回っていると考えるのが通常です。因みに、東西南北は地球の地軸を南北とし、自分の位置より経緯上で東西とする。
ですから、スペースシャトルの飛行士が勝手に東西南北を決める事は出来ません。東西南北という概念で話すならあくまで地球を中心とする事となります。

百歩譲って、スペースシャトルや宇宙空間でご質問者様が言われる頭が北とするなら、その方向はスペースシャトルまたは地球との相関関係で固定されるものですか？そうだとすれば、その固定された空間で単にクルクル回っているだけです。地球上と同じです。

または、あくまでクルクル回っている宇宙飛行士の頭の方向を北とするなら、その意味は北とは自分の頭の方向ということになります。地球上での東西南北とはなんら関係ない表現となります。

この先は、いわゆる宇宙での一般的な方向を表現する話となり、すでにご理解いただいているようなので省略します。

これは高さについても同様で地球の中心を基点とし地表面殻からの距離を高さと言います。
またはある面に対する垂直方向の長さとなります。数学における多次元空間論は別とします。
ですから、月と地球の距離とは、地球からの高さといっても間違いではないでしょうが、一般的にはそのように理解および表現されないでしょう。

結論は、『宇宙空間では、方向と高さの概念が無い』では無く、
『宇宙空間では、地球上での方向と高さの概念では表し難い』　と言うところと存じます。
さらに、方向と方角は別物ですよ。
また、宇宙で無重力状態になった時に、方向（向き＝方角）・高さ（距離）が無くなるわけではありません。

okmisato · Answer

まずは、方向と高さの概念という観点から見れば、質問者様や回答者様の概念の方向と高さの概念あるいは定義を明確にしておかなければならない。

高さおよび方向という言葉の定義の問題を明確にした上で論議を開始すべきと思います。
質問者様は、あくまで地球上での感性にならった表現で方向と高さを言っている様に伺えます。

定義は定義する人が定義すると思ってください。その時あなたがクルクル回転すると思うのは貴方の定義です。

貴方の言う宇宙空間とは、一体全体、どういう概念で定義されたどのようなものですか。
おろかな地球人が考えた古典数学理論によって表せるならば、簡単なことです。
つまり、貴方の質問のとおりですね。それは、宇宙という明確な誰しもが認める定義の宇宙という中で、貴方の存在位置を定義する手法によって表せればその存在宇宙空間において位置づけられる。となります。
その位置での貴方の存在がクルクル回るものと貴方が定義すればいかなる回転も自由自在です。なぜならば、そう定義するからです。

結論は、常識的な空間の定義による高さと方向は人間にとって便宜的かつ合理的に表現する言葉ということになります。

auroray · Answer

NO.1さんの回答にもありますが、宇宙空間では上下左右なく、
どこを基準とするかによります。

といってもそのまま突き放しては面白くないので
もっと付き合ってみましょう。

自分は天文学を少しだけ習っています。

まず、ある天体がどこにあるかをどうやって表すかについて。
前述の通り、何を基準とするかですが、
地球を基準とすることが多いです。
なにしろ、地球から観測していますからね。（宇宙望遠鏡もありますが例外）

よって地球から見てどのくらいの高度でどの方位に
見えるかで判断しています。
距離は天体の明るさをもとに算出しています。

ここで問題になるのが、
質問者さんも気付いているように、
地球も自転や公転をして動いてしまっていることです。

これは地球からかなり離れている（100億光年以上）
天体の向きをもとに求めています。

それらのかなり遠方にある天体は、
動いていますが、地球から見ると止まっているように見えます。
（もちろんその天体も動いていますよ）

よってそれらの天体をもとに
天文基準座標系という座標系を設定しています。

これをもとに、
地球の自転周期の変化の測定も行っていますよ。

スターウォーズなどの宇宙線で宇宙を行きかう映画などで、
どうやって目的地の天体がどの向きにあるか把握しているのだろうか？
という疑問もこれで解決できると思います。

次の、高さに関する問題。
「月と地球はどちらが上にあるのか」
これは面白い考え方だと思いました。

これは前述の座標系で考えれば、
どちらが上（と定義した向き）か分かりますね。

この問題にもう一つ考え方があります。

太陽系の惑星はほぼ同一の平面上に
分布しているということは聞いたことがありますね。

よってこの平面からどちらが離れているかで、
天体の上下を判断できると思います。

これと同じことが銀河系にも言えます。
銀河系の恒星はほぼ同一平面上に分布しています。

また、銀河自体も同一平面上に分布しています。
よってそれぞれの天体同士でどちらが上下にあるか
判断できると思います。

長文失礼しました。

equinox2 · Answer

このあたりが参考になるかも・・
http://mysteryart.web.fc2.com/library/calsmpl/clcord.html

人類は当面太陽系を出ない（探査機以外は）と思いますので、地球の重心や
太陽の重心を中心とした座標系で間に合うと思います。

ygiyurc · Answer

はじめまして、中3の男子です。

北って水中に棒磁石を入れて、Ｎ極が指したほうが北ですよね?
宇宙空間に磁石を浮かべても、多分なにもないと思うんです。
だから、方角は存在しないと思います。
無理やりなら、地球に合わせてつくることはできるかもですが…
自分から見た左右上下しかないと思います。

「高さ」はすなわち上下の距離なので、
ものさしでもあれば作れると思いますｗ

ただ、上下関係は…ないのではないでしょうか?
地球で言う下とは、地面。
つまり、重力がかかっている、
引力によって引き寄せられている方向なので、
宇宙にはそのようなものはないと思います。
自分の体位によって、上下はかわるでしょうし。

地球上でも、日本から見た「上」と、
ブラジルから見た「上」とでは、
方向が全く逆ですしね。

hokyu · Answer

参考になるかな？

http://dixq.net/r/1_10.html

まぁ当たり前っちゃあ当たり前なんですが宇宙空間では上も下も右も左もありません。要は「ドコを基準点とするか？」ってぇ決め事の問題です。
例えば日本の標準子午線は東経１３５度な訳ですが、コレはあくまでもグリニッジを基準点とした場合に成立する値でしか無い訳ですね。
実用上はその時代の人類の行動範囲を鑑みて適宜基準を決めれば済むとは思いますが、当面は我々の住まう銀河系の銀河平面や極方向を基準とした銀緯・銀経（ＳＦ作品などでは割りと良く使われてます）みたいな座標概念で間に合うと思われ。…つか、よその銀河にまで人類が到達出来るとは思えませんが（笑）

方角と高さ（宇宙において）

質問者さまには、誤解の無いように些か表記に疑問を感じますので再々します。

たびたびで恐縮ですが気になるのでもう一言容赦願います。

No ７ です訂正します

個人的な意見で恐縮ですが結論から言うと上下とは言えないと思います

御礼の内容から、改めてご質問のご趣旨を確認し考え直して見ました。

まずは、方向と高さの概念という観点から見れば、質問者様や回答者様の概念の方向と高さの概念あるいは定義を明確にしておかなければならない。

NO.1さんの回答にもありますが、宇宙空間では上下左右なく、

このあたりが参考になるかも・・

はじめまして、中3の男子です。

参考になるかな？

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