小学生の時に読んだ話ですが:地球の中心を通して真っ直ぐなパイプを向こう側に突き抜けるまで刺す。この井戸に飛び込めば、「地球の裏側」に到達するまで数十分しか掛からないとか。
 では、地球を密度が一様な半径R≒6.4×10^6[m]の球体と仮定し、パイプの両端は地表で開放されており、パイプの中は深さによらず気温を一定にしてあると仮定して、地球の中心におけるパイプ内の気圧は幾らぐらいになるんでしょう?

 地球の中心からh [m](0≦h≦R)の場所において働く重力加速度g(h)は(地球を密度が一様と仮定したので)
g(h)∝h
だから、地表での重力加速度 g(R)≒10[m/s^2]を使って、
g(h)=(g(R)/R)h
 気温一定なので、大気の密度ρ(h)は大気圧P(h)に比例する。
ρ(h)∝P(h)
だから、P(R)≒(10^5) [Pa] =(10^5) [kg/m/s^2]と、ρ(R)≒1.3 [kg/m^3]を使って
ρ(h)=(ρ(R)P(h))/P(R)
 従って、hの微小変化による圧力の変化は
dP/dh = - ρ(h)g(h)
ゆえに
dP/dh = - ((ρ(R)g(R))/(P(R)R)) h P(h)
です。この微分方程式の解として
P(h) = P(R) exp[(ρ(R)g(R)(R - ((h^2) / R)) / (2P(R))]
が得られます(exp[x]は指数関数)が、ここでh=0とすると
P(0)=P(R) exp[(ρ(R)g(R)R / (2P(R))]
 = (10^5) exp[(1.3×10×6.4×10^6)/(2×10^5)]
 ≒ exp[400]
そんなバカな、という圧力です。
 私は何を間違えたんでしょう?それとも、空気はある深さで高圧のために液化してしまって、それより深いところでは上記の微分方程式は成り立たない?

A 回答 (4件)

面白い話ですね~.


今度,学生のレポートに出したろか.
exp(400)~10^(174) 気圧という答を出しておしまい,何も考察コメントなし,
というレポートはいい点がつかないな.

さて,stomachman さんの計算をチェックしまして,間違いはないようです.
ついでに,地球の裏側までの到達時間は約42分,
中心での速度は約7.9 km/s です.

heichan さんの言われているように,圧力が非現実的な値になるのは
理想気体の仮定がまずいんでしょうね.
もちろん,液体や固体になれば理想気体の仮定は成立しませんし,
気体でも圧力が高くなると成立しなくなります.

CO2 の臨界温度が36.1℃,臨界圧力は73気圧ですから,
100気圧あれば十分液化しています.
窒素は臨界温度が-147℃,臨界圧力は33.6気圧,
酸素は臨界温度が-119℃,臨界圧力は49.8気圧,
ですから,窒素と酸素は常温では圧力をかけただけでは液化しません.
もちろん,十分圧力かければ固体にはなります.
(常温でどれくらい圧力かければ固体になるかは今資料がありません).

木星の中心は3万度,1億気圧などと言われているようで,
もうちょっと大きかったら恒星になっていたはず,
というような話も聞いたことがあります.

固体水素の金属化はまだ実験で観測されてはいないと思います.
必要な圧力は数百万気圧と見積もられているようです.

この回答への補足

siegmund先生、いつもお世話になります。
> 間違いはないようです.
チェックありがとうございます。つまり、井戸の浅い所では式は合っている。

> 地球の裏側までの到達時間は約42分,
> 中心での速度は約7.9 km/s です.
井戸の中では重力加速度がhに比例するから、中が真空の井戸に投げ込んだ石ころの運動は、理想的なバネ(フックの法則が成り立つ軽いバネ)による運動と同じく単振動h=Rcosωtになる。従って、石ころの運動は地球の半径と同じ半径の軌道を飛ぶ人工衛星の運動 (x,y) = (Rcosωt, Rsinωt) のx成分と同じであり、裏側に達するのに要する時間は人工衛星が地球を半周する時間と同じ。最大の速さも人工衛星と同じ第一宇宙速度になる。面白いですね。

> CO2 の臨界温度が36.1℃,臨界圧力は73気圧ですから,
では深さ30kmほどの井戸を掘っておくだけで、二酸化炭素排出量の心配は要らなくなる。黙っていてもどんどん液化されるから。
 地熱が凄いでしょうから、この熱を利用して空気を強制循環させ、36度を保つ。汲み上げた熱でついでに発電してしまう。溜まったCO2を海溝にでも送り込むパイプラインが必要かな。一度作ってしまえば運転コストはゼロみたいな気がして...あああ、また何か間違えているんだ、きっと。

> 窒素は臨界温度が-147℃,臨界圧力は33.6気圧,
> 酸素は臨界温度が-119℃,臨界圧力は49.8気圧,
> ですから,窒素と酸素は常温では圧力をかけただけでは液化しません.
液体窒素が冷たいのには理由があったんですね。

> もちろん,十分圧力かければ固体にはなります.
つまり気体からいきなり固体になる。窒素の霜ができ、酸素の雪が降る。これは見てみたいなあ。

>木星の中心は3万度,1億気圧
凄まじい高圧高温ですね。これでもまだ核融合が点火しないというのも凄い。

> 固体水素の金属化...必要な圧力は数百万気圧
がんばれば何とかなる圧力なんでしょうか?

補足日時:2001/06/23 20:55
    • good
    • 0

siegmund です.



> 井戸の中では重力加速度がhに比例するから、....

おっしゃるとおりです.打てば響く,こりゃ楽しいわ.

> では深さ30kmほどの井戸を掘っておくだけで、
> 二酸化炭素排出量の心配は要らなくなる。
> 黙っていてもどんどん液化されるから。

30kmというと,大陸部での地殻とマントルとの境界(モホロビチッチ不連続面)
のあたりですね.ひぇ~.
それと,井戸の底を大きな空間にしておかないといけないんじゃ....

> 地熱が凄いでしょうから、この熱を利用して空気を強制循環させ、36度を保つ。
> 汲み上げた熱でついでに発電してしまう。
> 溜まったCO2を海溝にでも送り込むパイプラインが必要かな。
> 一度作ってしまえば運転コストはゼロみたいな気がして

地熱発電兼用ですか.
何かでトラブったとき大丈夫かな.
36度を保てなくなったら,地熱で一挙にCO2が気化膨張して大爆発!
そこからマグマが吹き出して....(SF映画のネタ?)
とりあえずは,普通の地熱発電の方が無難でしょう.

> 液体窒素が冷たいのには理由があったんですね。

そうですね,1気圧の下での沸点は臨界温度より低いはずですから,
そういう意味ではおっしゃる通りです.
臨界温度が常温より高くて,
1気圧の沸点が窒素くらいのものがあっても悪くはなさそうですが
実際にあるかどうかは知りません.
まあ,常識的には,臨界温度が低い方が1気圧の沸点も低そうです.
もちろん,物質によって多少の入れ替わりはあるでしょう.

> > 固体水素の金属化...必要な圧力は数百万気圧
> がんばれば何とかなる圧力なんでしょうか?

70万気圧(70 GPa)くらい圧力かけた話は聞いたことがあります.
高圧自体は専門じゃないんですが,100万気圧くらい行きますかね?

この回答への補足

> 36度を保てなくなったら,地熱で一挙にCO2が気化膨張して大爆発!
> そこからマグマが吹き出して....(SF映画のネタ?)
タイトルは「モホロビッチの憂鬱」或いは「地球の暑い午後」では如何でしょう。
もちろん実際に3万メートルの地下の岩盤の圧力に耐える井戸の構造を作るのは至難でしょうね。
> 70万気圧(70 GPa)くらい圧力かけた話
てことは、ダイヤモンド・アンビル装置が今のところ最強という訳ですね。


★さてさて、回答者の皆様。アホネタにおつき合い戴きまして、どうもありがとうございました。そろそろ閉めます。

補足日時:2001/06/24 03:40
    • good
    • 0

門外漢ですが、面白そうなので一緒に考えさせてください。

定量的な話はパスで(笑)。

すくなくともstomachmanさんの方程式が完全には成立しないのは確かですね。この圧力をボイル=シャルルの法則にあてはめたら原子核同士がくっついてしまいますから!
固化ないし液化してしまうような気がしますが温度にもよりますし、空気(窒素および酸素)の状態図は見つからなかったので、具体的に気体・液体・固体・それ以外のどれになるか、ちょっと私には言明できません。
ただ超高圧で原子同士が接近すると原子核の電気による反発力が急激に増大するはずなので、圧力をかけても圧縮されにくい状態になるはずです。
固体や液体と呼べる状態であっても、仮に気体に近い物性を保っていたとしてもこのことは変わりません(核融合反応が起きれば別ですが、これはさすがにないでしょう)。

つまり、ρ(h)∝P(h) という前提の式がくずれる訳ですね。
圧縮による密度増大が抑制される訳ですから、実際の圧力はstomachmanさんの答えよりも遥かに小さい値になるはずです。
実際の地球中心では100万気圧で比重15程度(主成分は鉄です)のはずなので、まぁ温度の問題を抜きにすれば大きく見積もってもこれ以下、ということになりますね。

しかし、実際どういう状態になるんでしょうね?
勘でいうと液体に近いような気がしますが。hero1000さんの言われるとおりなら固体という事になりますね。

余談ですが地球よりはるかに大きな木星などの中心では、固化したガス(水素)がケタ違いの超高圧で圧縮されるため原子同士が接近して、金属に似た特異な物性を呈しているそうです。しかも超高温の下で。
地球の中心の圧力+常温でここまでの状態になるかどうかは不勉強のため分かりません。より詳しい方に譲って逃げます(笑)。

この回答への補足

液化・固化しそうだ、という訳ですか。そうなんだろうなあ。どのぐらいの深さで液化するんでしょうね?
質問に書いた式だと、36kmの井戸で100気圧。1000mの深海と同じ。取りあえずCO2が液化するのはこの位の深さかな?案外浅いところで空気は液化しちゃうんでしょうか。(いやいや、イー加減な式をもとにした怪しいお話に過ぎません。)
 ガス惑星では深いほど密度が高いでしょうから、重力もg∝hにはならず、むしろgがもっと緩やかに変化するでしょう。少なくとも局所的にはg∝h^α(-2<α<1)。従って井戸に比べると、深くなるほど圧力の上昇はいっそう急激のはず。一方で温度分布も無視できないから、放射能による熱の発生と輸送も勘定に入れなくてはならない。事情はだいぶ違うだろうと思います。
 ところで、高圧高温下での水素の金属化は聞いたことありますが、証明されているんでしょうか?

補足日時:2001/06/23 08:49
    • good
    • 0

物理学的見地からの証明はできませんが(汗)、昔本で読んでことで記憶にある


のは、「地球の中心を通って貫通する穴を開けたとき(気温がどうとかの条件は
明記してありませんでした。小学生時代に小学生向けの本で読んだことだからか
もしれませんが)に、その穴に物を落としたら向こう側に届くか」というのが
ありました。

そして「燃えてなくなってしまう」という条件を削除したときに「向こう側に
届くか」を考えたとき、やはり「届かない」という結論に達していて、その理由
が「中心では空気が鉄よりも硬くなる」ということだったと記憶しています。

具体的な数値はわかりませんがバカバカしくなるほどの気圧なのでしょう。
stomachmanさんの出した答えは案外正しいかもしれませんよ。

この回答への補足

おお、小学生向けの本と言えども、ひねりが入ってるやつがあるんですなあ。
早速のご回答、ありがとうございます。
 井戸の中を真空にしておけば、日本-ブラジル直通経路として使えるんでしょうが、空気があると大変なことになっちゃうのはどうやら間違いなさそうですね。
 しかし
「中心では空気が鉄よりも硬くなる」
これまた、「ホンマカイナ。そしたら鉄は何より硬くなるネン?」ってツッコミ入れたくなりません?

補足日時:2001/06/23 08:47
    • good
    • 0

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q地球にトンネルが!!

地球の中心を貫く直線の滑らかなトンネルを作って、
質量mの物体を静かにトンネルの中へ滑らした場合、
物質の運動はどのようになるのでしょうか?

運動方程式から解こうと思ったのですが、
加速度が1/rの2乗に比例していて解けませんでした。
(ちなみにrは地球の中心と物体との距離です。)

何か、解く良い方法はないでしょうか?

Aベストアンサー

ryn さんのおっしゃるとおりです.
詳細は
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=93834
をご覧下さい.
他に
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1153183
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1046841
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=925149
なども役に立つかと思います.

Q【重力】日本からブラジルまで穴を掘って進んでいくと…?

日本から地球の裏側まで穴を掘り進めてブラジルまで行くとします。
はじめは足元を掘って進んで行くわけですから、「降りていく」格好になると思いますが、地球の中心を過ぎたら、重力の関係で「登って行く」形になりますよね?

ブラジルに出るまでにどのような現象が起きるのでしょうか?体への抵抗やどのような状況に陥るかなど、理論上の話をお聞かせ下さい。

私と同じ素人の方の推論なども聞いてみたいです。

変な質問ですがお付き合い下さい。

Aベストアンサー

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=93834
で「地球の中心を貫く井戸の気圧」というのがありまして,
いろいろ面白い議論が載っています.

もちろん
> 暗黙の了解のつもりだったのですが、マグマとかは無視の方向でお願いします(笑)。
> あと硬くて掘れないとかもなしで(笑)。

> 地球環境的なハードルはすべて無視の方向で(笑)
という前提での議論です.

> え!?そうなのですか?中心に向かって重力が働くので、ボールは中心で留まらないのでしょうか?
> それとも落下の勢いでいったんは向こう側に達して、また重力で落下して、また勢いで…という具合に延々と続くということでしょ> うか?
おっしゃるとおりです.
振り子が鉛直の位置で止まらず振れ続けるのと同じ理屈です.

> 地球より小さな惑星(月とか)の重力は地球のそれより弱いので、
> 中心に近いほど重力というものは弱くなるんだろうなあ、とは導き出せるのですが、
> 一方で、中心に向かっている重力が離れた地点のほうが強く働くというのがよく理解しきれません…。
> 両外側の質量が打ち消し合い、その差分だけが働くからなんでしょうか?
これもおっしゃるとおりです.
今考えている場所より中心側の質量が全部中心に集まったとしたときの
引力と同じになることがわかっています.

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=93834
で「地球の中心を貫く井戸の気圧」というのがありまして,
いろいろ面白い議論が載っています.

もちろん
> 暗黙の了解のつもりだったのですが、マグマとかは無視の方向でお願いします(笑)。
> あと硬くて掘れないとかもなしで(笑)。

> 地球環境的なハードルはすべて無視の方向で(笑)
という前提での議論です.

> え!?そうなのですか?中心に向かって重力が働くので、ボールは中心で留まらないのでしょうか?
> それとも落下の勢いでいっ...続きを読む

Q地球の反対側までトンネルを掘って、リンゴを落としたらどうなりますか?

子供と賭けをしたので、どうか教えて下さい。
地球の内部は高温なので実際にできることではありませんが、もし、地球の裏側まで貫通するトンネルを掘って、リンゴを落とした場合、そのリンゴはどうなるのでしょうか。地球の中心でつりあってふわふわ浮くはず、というのと、浮くはずはない(止まらない)という考えです。
二人とも科学知識はさっぱりなので、できたら小学生に教えるつもりでご説明いただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 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地球に開けた穴の中の質点の動き(自転あり)

緯度φの地点で地球回転軸に垂直に滑らかな穴をあけます。このとき穴の中の質点が地球の万有引力と遠心力のために単振動することを証明せよ、という問題なのですが・・・答えが用意されていないし、運動方程式をどのように立てればいいのかもよくわかりません;
とりあえず与えられているのは、地球半径R、地上での重力加速度g、回転角速度ωです。
お願いします!

Aベストアンサー

bilateraria165 さんご自身の補足(No.5)で尽きていると思います.

他の方もご指摘の通り
> 地表では遠心力と重力が釣り合っていると考えているので
がまずいところです.
こう考えられた理由は,多分以下のようなものでしょう.
地表に置いたものは動かないから
(地表から飛び出していかないし,地面にめり込んでも行かない),
力が釣り合っているはずだ.
でも,物体と地面は接していますから,
物体が地球に引かれているのと同じ力で地面が物体を押し返していることになります.
他の方もご指摘のように,もし遠心力と重力が釣り合っているのなら,
手にもった物体からそっと手を離しても空中に浮いたままになっているはずです.

この問題は回転座標系での運動の問題ですから,
本来は見かけの力として遠心力とコリオリ力を考える必要があります.
もし角速度が時間変化するなら,さらに考えるべき見かけの力が増えます.
今の話は軸に垂直な穴というところに特徴があり.
実はコリオリ力は穴の壁面に垂直に作用します.
つまり,質点は壁面に押しつけられながら動くわけですが,
そこの摩擦は無いとしています(滑らかな穴,と書いてある).
地球の重力についても同様で,重力を穴方向の成分と壁面に垂直な成分とに分け,
後者は穴方向の運動には関係ない(コリオリ力のときと同様な理由)と
しているのです.

それから,地球内部での質点に対する重力を計算するときに,
地球内部の質量密度は一定である,という仮定が入っています(No.4 でコメントされています).
中心部の方が密度は高いと思いますが,そこらへんは目をつぶっていますね.

No.7 の bamboojump さんご紹介のスレッドは気づきませんでした.

No.10 の cocksan さん:
> ところで専門家ってなんだろう?w
> 物理学者?教師?自称?

私が「専門家」にマークしたからかな?
ここのサイトでは別に「専門家」に対する規定も審査もありませんから,
一般的には自称でしょうね.
ノーベル賞もらった湯川秀樹です,と称したってわからないわけです(わかるって!)
私のことに関しては,回答者の siegmund をクリックすると,
簡単な自己紹介と回答履歴が見られます.

自称ですから,回答が専門家として信頼するに足るものであるかどうかは,
同じHNを使い続けて蓄積された回答履歴の内容から判断するより仕方がありません.

「一般人」と控えめでも,こりゃすごいや,と思う方は何人かおられます.
stomach○○○ さんとか,grothen○○○○○さんとか,
私の回答に関するコメントを拝見して何度冷や汗をかいたことか(^^;).

最後は雑談になりました.

bilateraria165 さんご自身の補足(No.5)で尽きていると思います.

他の方もご指摘の通り
> 地表では遠心力と重力が釣り合っていると考えているので
がまずいところです.
こう考えられた理由は,多分以下のようなものでしょう.
地表に置いたものは動かないから
(地表から飛び出していかないし,地面にめり込んでも行かない),
力が釣り合っているはずだ.
でも,物体と地面は接していますから,
物体が地球に引かれているのと同じ力で地面が物体を押し返していることになります.
他の方もご指摘のよ...続きを読む

Qもし、地球の中心に行けたとしたら、重力はどうなるの?

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。

Aベストアンサー

>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_3/3-2-1-3_j.html
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。

>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...続きを読む

Q地球の中心での重力や圧力

他の質問者の方々に比べ幼稚な質問で申し訳ありませんが、ひとつ疑問があります。

仮想実験ですが、地球の中心に普通の家ぐらいの大きさの、充分な強度の球形のドームを作って、そこに入った場合、重力はどうなるのでしょうか。物理学には全く素人の私の考えでは、重力は地球の物質がもたらし、その地球の物質は均等に自分の周りにあるので、結局は相殺されてゼロになり、無重力状態になるのではないかと思うのです。(自分の頭の上にも足の下にも、同じ量の物質があるので、自分を同じ力で上にも下にも引っ張っている→だから自分には重力がかからない)

また、それが正しいとした場合、気圧が数百万気圧?にもなるのはなぜでしょうか。もし、無重力状態だとしたら圧力は何もかからないような気がしますが。

またその場合、温度の上昇は圧力が上がるからだと思うので、温度も上がらないはずだと思うのです。実際には6000℃だそうですが。

Aベストアンサー

おしくらまんじゅうをしている子どもがいるとします。
外側の子どもがおもに(内側に)押していて、
内部の子どもはただそれに「流される」だけとします。
中心の子どもには、周りから等しい力が加わっているので、
それらの力は打ち消しあってゼロになり、
その中心の子どもは運動しません(その位置を変えません)。
でも、その子どもにも圧力は加わっていますよね。
ぎゅうぎゅう押されて、苦しいですよね。

重力は、離れた物体間にも働く力です。
でも、物体は、重力だけで動くわけではありません。
隣り合った(接触した)物体から力を受けることもあります。
地球中心の物体は、その接触している周囲の物体から力を受けています。
その力は、そこより上の物体の「重さ」です。
直上の物体自体の重さは、確かに重力が弱いので
ごくわずかでしょうが、
その「重さ」はいわば中心から地表面あるいは大気層までの物体のトータルの重さなので、
大変な大きさになります。
その「重さ」は等方的なので、
中心部ではその場所の物体をある特定の方向に動かしませんが、
おしくらまんじゅうの真ん中の子どものように、
圧力としては大変に大きなものになります。

おしくらまんじゅうをしている子どもがいるとします。
外側の子どもがおもに(内側に)押していて、
内部の子どもはただそれに「流される」だけとします。
中心の子どもには、周りから等しい力が加わっているので、
それらの力は打ち消しあってゼロになり、
その中心の子どもは運動しません(その位置を変えません)。
でも、その子どもにも圧力は加わっていますよね。
ぎゅうぎゅう押されて、苦しいですよね。

重力は、離れた物体間にも働く力です。
でも、物体は、重力だけで動くわけではありません...続きを読む

QGmailアドレス変更方法

Gmailのアドレスを変更したいと考えているのですが、どのようにして変更すればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

Gmailアドレスの変更はできません。

今使っているものと違うGmailアドレスを使いたいのならば、新規にGmailアドレスを取得してください。

そして従来のアドレスが必要ないならばそのまま放置しておけばOK。確か半年アクセスしなければそのアカウントは削除されるはずです。

なお、もし古いアドレスに配信されるメールもチェックする必要があるならば、新しいアドレスに転送設定しておきましょう。


人気Q&Aランキング