地球の中心に向かって穴を掘っていったらどうなるの？（重力）

質問

空想科学的な質問です。

重力って、地球の中心に向かって引っ張る力だと理解しています。

もし自分のいるところから地球の中心に向かって地球の中心まで掘って行って、中心までの物質（地殻、マントル、コアとか？）を全部除けたとすると、その領域は中心に向かっての重力が無くなって、宙に浮ける気がするんですが、どうですか？

回答No.3

phobos · ベストアンサー

> その領域は中心に向かっての重力が無くなって、宙に浮ける気がするんですが

とのことなので、質問者さんが聞きたいことは、「地球中心では無重力になるか？」ではなく、「地球の中心まで縦穴を掘ったとき、その縦穴内では無重力になるか？」ということだと思えるのですが、それでよろしいですか？

だとすれば、答えは「宙には浮けません。穴に落ちます」となりますが……。

なぜならば「重力とは地球の中心に向かって引っ張る力」と言うのは誤解であって、「重力とは地球の質量がまわりの物体を引きつける力」だからです。たまたま地球は球状なので、地球全体の質量がモノを引きつける力を全部合算するとその力の向きは中心を指すことになる、というわけです。

ですから多少の大きさの穴を地球に貫通させたところで地球全体の質量は大して変わらず、重力の向く先はやはり中心でしょう。だから穴には落ちるというわけです。

なお中心に近づくほど逆方向からの引力に相殺され、結果として無重力になると思います。

お礼

ありがとうございます！

宙には浮けなく穴に落ちるんですね。残念、浮けると思ったのに(;_;)

中心では無重力になるというのは他の方と一致したご意見ですね。

補足

そうです、「地球の中心まで縦穴を掘ったとき、その縦穴内では無重力になるか？」ということを質問しました。

回答No.7

siegmund

sanori さんのおっしゃるとおり，地球が真球で均質なら(実は球対称ならＯＫ)
地球の中心では重力はなくなります．

昔のスレッドですが
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa93834.html
は結構面白いのではないかと思っています．
自分の宣伝で恐縮です(^^)．

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa93834.html

お礼

ありがとうございます。

その昔のスレッド読ませていただきました。すごいですね、物理学の議論。詳しいところはわかりませんが面白いです！！

回答No.6

sanori

こんにちは。

はい。
地球が均質であり、かつ、正確に地球の中心に達すれば、重力（の合計）がゼロになり、浮くことができます。
太陽や月の引力は関係ありません。

中心が安定点であるかどうかについても考える必要があります。
中心から少しずれると、引力に偏りが生じ、ずれた方向とは逆の引力（の合計）を受けることになります。
これは、おもりをつけたバネにおいて、おもりの位置を定位置から少し上か下にずらしてから手を放すと、周期的な振動をするのと同じです。
つまり、中心は安定点です。
その結果、初速ないしは、位置ずれを与えたとき、周期運動が発生します。
位置ずれが地球の半径であれば、（つまり、地表の穴の口から静かに落ちれば）＃５様がおっしゃるような周期運動になります。

お礼

ありがとうございます。

易しい物理学の説明みたいで助かります。＃５さんのようになったりもするのですね。

回答No.5

reiman

もし穴を掘り進んで反対側の地表まで穴を開けたとすると
穴に飛び込めば反対側の入り口まで行きそこで反対側に落ち始め
再び元の入り口まで戻ってくるという運動を繰り返すことになります。

お礼

ありがとうございます。

そんな往復運動を繰り返すことになるのですね。回答をみて笑ってしまいました（笑）

浮くどころじゃなかったわけで。

回答No.4

Tacosan

質量分布が球対称であることを仮定すると, 「中心から距離 r の位置での引力」は「中心からの距離がたかだか r である部分の質量が全て中心に集まっていると仮定したときの引力」に等しくなります.
中心にいれば「球対称にまわりから引っぱられる」ので引力は 0 になります.

お礼

ありがとうございます。

rを使った説明、なんとなくわかります(^^;

本当はちゃんと理解したいですが、ここは物理学教室じゃないですからね。

回答No.2

masudaya

確か,力学の演習でその手の問題をやった気がします.
(仮定として地球は均質として考えます.)
結論は,距離d掘り進むと,そこから,地表までの分がなくなった
とした重力がかかったと言うものだったと思います.
なので,質問者さんのとおり地球からの重力は,地球の中心では受けません.そうすると,月からの重力や太陽からの重力を受けることになったり,地球の自転や公転の慣性力が働きます.なので,浮かぶかどうかは分かりません.

お礼

ありがとうございます。

掘り進んだ分、地表までの分がなくなって重力は減るんですよね！

回答No.1

ymmasayan

おっしゃるとおり地球中心では無重力になります。
地球の外であれば地球のあらゆる点から引っ張られるのでその合成力が地球中心からの重力として現れます。(見えます)
地球中心ではあらゆる方向から引っ張られて合成した重力はゼロになります。

お礼

ありがとうございます。

地球の中心ではあらゆる方向から引っ張られて重力はゼロになるんですね。不思議です・・・。