昔っから思っている疑問です

30年以上前（小学校低学年）のころからずっと疑問に思っていたことなんですが、
当時、友達や先生に聞いてもだれも真剣に考えようとしなかった事です。

・今、住んでいるこの日本。ここから地球の中心に向かって地面を掘り進んでいったとしたら、最終的にはブラジルあたりに抜けるなんて話は昔からよく聞きました。
まあ実際はすぐに地球の地熱で解けてしまったり、重力で押しつぶされてそこまでは到達不可能なんでしょうが、
あくまで仮説としてそういうことが可能であるならば
可能であるならばです
地球の中心部をこえた瞬間、今まで「下に向かって掘り下げていた」という感覚から「上に向かって掘り上げている」という感覚に変化する地点が存在するはずです。
もし、その地点に立ったとき人はどういった上下感覚をもつことになるのでしょうか？

仮説の域をでない答えでもかまいません、どうかよろしくおねがいします。

No.12 回答者： tknakamuri 回答日時： 2013/06/05 09:42

蛇足ですが、重力はこの場合、掘って下る人と地球の中心との距離に比例します。

半分まで掘ると重力も半分になります。

No.11 回答者： tknakamuri 回答日時： 2013/06/04 19:39

既にいろいろな方の回答にあるように

>感覚に変化する地点が存在するはずです

無いです。掘って下ってゆくとゆっくりと重力が弱まり、
中心付近ではほぼ無重力になります。

計算はガウスの発散定理を使うと非常に簡単になるので
大学の物理の演習問題としてよく取り上げられますね。

No.10 回答者： Classified 回答日時： 2013/06/04 00:47

大学の一般教養の物理あたりで扱うネタですね。

計算をすると、おもしろいことに地面を掘り進んでゆくほどに重力が弱くなり中心にいってゼロになります。(なので突然変わるわけではない。)

例えば、半径の半分まで掘り進んだとしますと、半径が半分の地球(だから重さは1/8)の上に立っているのと同じ重力になります。　頭の上の岩からの引っ張り上げる万有引力とブラジルあたりの岩の引き下げる万有引力がちょうどキャンセルする計算になります。


また、地底世界ペルシダーという有名な古典SFがあります。　地球は実は風船のように中空で、裏側には別の世界があるというものです。　ですが、上記のように万有引力を計算するとペルシダーでは足元の岩が下に引く重力とはるか頭の上にある岩が上に引く重力とがつりあってしまい無重力になってしまいます。

さすがに、その積分のやりかたは忘れてしまいましたが....

No.9 回答者： Willyt 回答日時： 2013/05/28 15:05

人間の感覚というのはアバウトなものです。

上下に対する感覚もその例外ではありません。上下は重力が及ぼされる方向を下と感じていることはほぼ確実でしょう。そしてそれは地上に確信と言っていいくらい強固なもので、目隠しをされてもほぼ１００％上下を言い当てることができる筈です。ところが地球の中心を貫く穴を目隠しして降りて行くことを想定します。するとその確信がだんだん揺らぎ始める筈です。そして今貴方の頭が上を向いているかという問いに対してその答えを確答できる自信がだんだｎ揺らぎ始め、地球の中心に近付くとその自信が全くなくなってしまうのです。そして中心を通り過ぎ、地表に近付くにつれてその自信が回復し、地上近くになるとそれが確信に戻るのです。

No.8 回答者： moto_koukousei 回答日時： 2013/05/28 06:45

No.1回答者aokiiさん（回答日時：2013/05/24 17:07)の「無重力状態ですから、宇宙に居るのと同じで、上下感覚は無いはずです。

　周囲の圧力と温度がすごいですけど。」との回答があります。
仮定で、地球の中心部を貫く穴があったとしても、深部は高温高圧ですから、地表から100kmも潜ったところで、生物は生きていられません。意識や感覚を想定するのは無理です。
仮定で、重力加速度の方向が単に逆転するような空間があり、その空間を端から別の端に直線状に移動する場合にどう感じるのかということだとすると、「最初1Gの加速度を受け、次第に加速度が減少し、やがて0になり、その後次第に加速度が増加し、やがて加速度が1Gにな
る」ということになります。
ジェットコースターで急降下すると重力加速度が減少し(体が浮くような感じになり)、下降速度が低下すると重力加速度が元に戻りさらに慣性速度が減少する分、重力加速度が増加します(体が押しつけられる感じになる)。速い速度で車を走らせ、坂を登り下る、坂を降り登るという場合にも似た感覚が生じます。ブルーインパルスのような曲技的飛行をするパイロットはもっと強くその加速度変化を感じるでしょう。
上とか下とかの感覚は、(基準となる方向が何かで確認出来るのでなければ)『重力加速度を感じる方向が【下】』となるでしょう。
下記のようなアトラクションで目をつぶっていた場合、上下が反転したとは感じないのではないのでしょうか。あらかじめ、反転するハズだと考えていた場合には、加速度の強弱の変化状況から、「今、上下が反対になっているハズ」と考えることは出来るでしょうが、感覚で上下の反転は感じられないハズです。
http://www.spaceworld.co.jp/attraction/venus_gp. …

No.7 回答者： manno1966 回答日時： 2013/05/26 17:44

訂正

>　地球の直径は六千数百キロ、月の直径は三千数百キロ。
この地球の数字は、半径でした。

なので、重力が1/6になるのは、4500kmほど掘った時です。

No.6 回答者： manno1966 回答日時： 2013/05/26 15:07

> 感覚に変化する地点が存在するはずです。

無いと思います。

人間の感覚は、正確な様で意外と不正確だから。


地球の直径は六千数百キロ、月の直径は三千数百キロ。
つまり、千五百キロほど掘った所で、重力は1/6近くになり、さらに掘って行く毎に重力は小さくなります。
地球の中心に近づく内に重力がどちらから働いているのかが判らなくなります。
地球の中心に到達する前に、重力が小さくなり過ぎてどちらが下かという感覚が無くなると想像出来ますので、変化する地点は無いと思います。

中心を過ぎた後もどちらが下か判らない状態がしばらく続き、重力が自覚できるだけ大きくなってから、気がつけば上の方向を掘っているという事に気が付く瞬間が来るだけと思います。

No.5 回答者： princelilac 回答日時： 2013/05/26 14:33

「宇宙空間では立って寝る」という言葉を聞いたことがあります。

無重力の状態では、上下の概念がなく、横になるという概念もありません。体がどの方向を向いていても立った状態であり、寝た状態なのです。そのことを譬えて言った言葉のようです。

地底船のような乗り物に乗って、地球の重力の中心から反対側に行くと、「下がる」が「上がる」に変化すると思います。しかし重力の変化を体が感じ取り、自覚するのは、もっと反対側に進んでからだと思います。ただしこれは上向きに登っていく推進力があれば、の話しです。

酸素不足や、地熱などの生存不可能要素を解決できても、重力に逆らって上向きに進む力がなければ、中心に留まることになるはずです。

No.4 回答者： Kon1701 回答日時： 2013/05/24 21:55

同じようなトンネルは身近にあるかもしれませんね。

山などでトンネルを掘る場合に、長いトンネルを直線で掘ったとします。仮に入り口と出口は同じ高さだとします。そうすると、地球は丸いですから入口と付近は下りになります。そして中間点付近が水平でそこからは出口に向かって登りになります。地球の中心を通るトンネルみたいに中央で無重力にはなりませんが、上り下りに関しては同じですね。
ただ、こういうトンネルは真中に水がたまってしまうのであまり作られないです。

この回答へのお礼

回答ありがとです。
ふむ、感覚の変化が少しわかったような気がします。
ですが、掘っている人は常にまっすぐ掘っている。でも下から上に１８０度変わるというのはいまいちピンとこないところはあります・・・

お礼日時：2013/05/25 18:03

No.3 回答者： daidou 回答日時： 2013/05/24 17:56

なるほど、よく考えると面白い問題ですね。

地球内部に向かって掘り進んで行くと、深度が増すにつれ自分の「上」（「後ろ」と表現したほうがわかりやすいかな？）に存在する質量が大きくなってゆきます。
引力は質量の積に比例するんで・・・「上（後ろ）」からも引力が働き始め、相殺されて少しづつ引力が弱くなる？
「自分の「後ろ」の地球の質量：自分の「前」の地球の質量」の割合で体感する引力が変化していくのではないでしょうか？
（引力というか重力かな？）

自信は全然ありませんが、多分そうなるんじゃないかな？