宇宙軌道エレベータに不足する観察力

質問

宇宙(軌道)エレベータを建設したがっている会社があるようですが、周回円周運動の種類を考えていないように見えます。彼らは遠心力で宇宙(軌道)エレベータを建設できるような誤りの妄想に取りつかれたようです。
なぜなら利用できない遠心力という力を妄想しているからです。
　宇宙(軌道)エレベータの伸展した形状を建設するとき、遠心力を利用する構想ですが、宇宙(軌道)エレベータは作用点の存在しない周回円周運動で衛星の公転ですから、接触作用点の存在しない周回円周運動となり、遠心力から仕事を得ることはできないのです。

　なぜそれがわからないのでしょう。それを教えて下さい。

周回円周運動には2種類を大別できます。一つは縄跳び縄を振り回したときを代表にカウボーイの投げ縄、自動車や自転車のサーキット路走行等です。それらには共通して縄やタイヤをとおして力の作用点が運動中の剛体に接触しています。接触から力学論を講じることができます。これらは接触したことから「作用点」が存在するといえます。
　これら作用点のある周回円周運動では常時連続して円周接線と直交し円の中心に向いた向心力と呼ぶ加速度があります。力学の釣り合い安定として論を講じるとき便宜上に円の外に向いた遠心力を仮定します。
　もし遠心力が実際に作用すると、直進一定の慣性運動の物体はその作用から周回運動を始めます。

　しかし、このような周回運動と異なる運動原理が現実に存在します。接触を確認できる作用点を持たないのです。そのような運動原理では上記の遠心力も仮定すら存在しません。

　たとえば静電引力という接触した作用点の存在しない力が一つ目の周回円周運動原理をもとに原子核と電子に作用するとしてみましょう。
原子核の周りを周回する電子は静電引力から周回運動をしますが、電子の偏向運動には光や電波のエネルギー放射をともなうので徐々に電子の運動エネルギーは常時連続して減少します。放射がないならば、なおさらに加速から運動エネルギーは増加して、電子の運動エネルギーは一定ではあり得ません。
もしエネルギー放射すると電子の周回運動はだんだん径が小さく、速度を落とし、遂には原子に接触してしまいます。
ところが現実に接触は起きないので静電引力が電子を周回させているのではありません。
また常時周回運動しているからといって原子核の中で電子の運動エネルギーが増加するわけでもなく、原子モデルの中の電子の運動エネルギーは一定です。

　したがって接触した作用点のある力学モデルからは論じられない２つめの周回円周運動が存在すると明確になります。

こんなわけで作用点の有無の別から2つ目の種類は接触した作用点の存在しない周回円周運動とわかります。
　この作用点の存在しない周回円周運動では周回物体の運動エネルギーが不滅一定量である特徴があります。
　そして周回物体の運動エネルギーが一定であるから、周回物体から周囲の物体や環境に対して、いわゆる力学上の「仕事」をしないとわかります。

　ここが重大です。仕事ができないなら宇宙(軌道)エレベータの形状を伸展させる建設には役立たないからです。

　作用点の存在しない周回円周運動は原子内の電子だけでなく、アナロジーのある物理現象の全てにあてはまります。宇宙の公転、衛星の公転は接触した作用点の存在しない周回円周運動ですから、そこから仕事を得ることはできないのです。
　宇宙(軌道)エレベータの伸展した形状を建設するとき、遠心力を利用する構想ですが、宇宙(軌道)エレベータは作用点の存在しない周回円周運動で衛星の公転ですから、接触した作用点の存在しない周回円周運動といえ、遠心力から仕事を得ることはできないのです。

　なぜそれが建設推進派にはわからないのでしょう。

回答No.4

noname#221368

分量が多いので、お礼についてだけです。

＞新Ｑ＞万有引力は遠隔力です。遠隔力には接触点がありません。接触点の無いことから作用点が存在しません。投げ縄には接触する縄の根元に作用点が存在するので万有引力による公転とは力学的に異なります。現在の物理学で公転は場の曲率が原因とされます。投げ縄と異なる原理です。

　変形するしないに関わらず、物体に作用する力は物体の重心に集めて合力をとって良い事がわかっています。ここで作用力は、接触点を持つ接触力でも遠隔力でもかまいません。何故なら力学は、力の起源を問わない理論だからです。

　よって太陽の重心を固定点とし、地球の重心を作用点とするロープで太陽と地球を結べばば、地球が同じ運動をする限り、ロープ張力は地球に作用する太陽重力と同じなので、万有引力による公転と力学的に異なりません。

　なので「投げ縄と異なる原理」と言いたいのであれば、「力の理論が違う」と言うべきなんですよ。「公転は場の曲率が原因」はその通りですが、そうであっても、曲がった時空にいる物体に「引力が働く事」には変わりありません。「力学は力の起源を問わない理論」なので、力学的に変わりありません。

＞新Ｑ＞衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに向心力と遠心力が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。

　ゴムひもを両手で引っ張ります。左右の手の力は釣り合っており、「向心力と遠心力が一対となって、それらはすでに釣り合っている」のと力学的に同じです。にも関わらず、ゴムは伸びます。

＞新Ｑ＞あなたは一般大衆と同じように、教室でならったことを暗記していますね。・・・知能には類推力と分類力が存在します。・・・

　類推力は確かに重要です。マックスウェルは最初、流体力学との類推で電磁場を考え、物理史上でも無視しえない重要な結果を、その段階でいくつも残しました。しかし電磁場の正体は流体運動では全くありませんでした。彼はその後それらの結論を、電磁場の基本原理である電場，磁場の基本方程式から与えなおします。類推だけでは物理原理にはいたれません。

　原子内の電子運動を軌道エレベーターへ類推して良い根拠はなんでしょう？。こういう事には「全部」、根拠が必要ですよ。ちゃんと問題を分類しましたか？。

＞3体問題ほか

　3体問題は解けますよ。「解けない」と言われているのは、2体問題のように実際上は綺麗な式にならない、というだけの話です。

　実際に解いた人達がいます。1980年代の日本の数値天文学者達は、ガス雲（微粒子の集まり）から万有引力の法則のみによって、太陽系が生成される過程を数値的に再現しました。ガス雲の微粒子の一個々々を微天体とした超多体問題の数値解を与えた訳です。

　あなたは数値解は計算しただけで解いた部類には入らない、と言うかも知れないが、本質的に解けない問題に対しては、数値解は出ません。彼らは解のある問題に対して、頑張って解を計算した、ただそれだけです。でも自分は、ノーベル賞をやっても良いんじゃないのかな？とは思いました。

　何故なら「ガス雲から万有引力の法則のみによって、太陽系が生成される過程の計算」は、ニュートンが予想して以来、誰もが「そうなんだろうな」と思いながら、まるごと4世紀の間、誰一人実行できなかった懸案事項だっただからです。

　次にオイラー＝ラグランジュ方程式による定式化は、古典力学（ニュートン力学）の最終形態ですので、ニュートン力学が近似なら、あなたの思う同程度の近似でオイラー＝ラグランジュ方程式も近似です。

　しかし変分原理（オイラー＝ラグランジュ方程式）は、ニュートン力学だけでなく、電磁気学にも相対性理論にも、量子力学にも、場の理論にも超弦にも出てきます。という事は、変分原理は、「最小作用」などの「物理原理」から、運動方程式を導く際の「数学的手段」という事になります。

　という訳で、ニュートン力学から「場の曲率」を唱える一般相対性理論に移行して、3体問題は綺麗に解けるんですか？。

お礼

ご回答ありがとうございます。

Ａ>・・ここで作用力は、接触点を持つ接触力でも遠隔力でもかまいません。何故なら力学は、力の起源を問わない理論だからです。

新Ｑ>遠隔力と接触力の違いを回答者はご理解いただけない様子です。力学における時間の働きに無関心な回答者と感じます。
接触力と遠隔力には時間条件について応用範囲の拡大という改善の差があります。接触力では力の発生と作用は同時です。そのため力の発生時点から作用の時刻までおくれのある現象を接触力では表現できません。

宇宙(軌道)エレベータがなぜ寝かせる力が無くとも形状が寝てしまうのか、時間や時刻に対する注意がなければご理解できないでしょう。天空の衛星が天空という壮大な時計のなかに時刻を刻む針であることを説明しましょう。
それが宇宙(軌道)エレベータの失敗原因でもあります。

　天空の星々、惑星、太陽の運行が人の運命には結びつかず、星占へ結びつけるのは不当で、星占いとはまやかしであると誰しも知っています。

　さらに天文学で天空天体の観察から確かめられたことは、天体星座表に時刻と季節が刻まれているように、天文は時刻そのものを表すことです。
　このように天文には真実の時刻があります。

　ところで衛星も天空の位置から、時計の針が時刻を指し示すように、方位の変遷に当然時刻そのものを表します。
　すなわち高度の異なる衛星があれば、それぞれが衛星の高度によって天空に時刻を刻みます。
　それが宇宙(軌道)エレベータには不成功の原因となります。宇宙(軌道)エレベータは失敗するのです。

　もし宇宙(軌道)エレベータが高度の異なる位置にテザーを伸ばすなら、テザーの中間距離でいくつかの節点を決めて、節がそれぞれに時刻を指し示す様子が観察できるでしょう。
　宇宙(軌道)エレベータの静止衛星部が、天空の静止なら、そこから高度が異なるテザーの節点は当然静止せず時刻を天空に正確な時計のように指示します。
　だからこそテザーの節点はすべて静止軌道と高度が異なるから静止は決してできません。天空に時を刻み周回するので、そこから天空の静止位置に戻すには能動的に常時、常に推進器で軌道を運転しない限りテザーの節点は静止できないのです。
　宇宙(軌道)エレベータは何台か推進器やスラスターを取り付けるかもしれませんが、ところがテーザーのどの位置にも推進器が必要なのです、でも推進器やスラスターは少なくしないと宇宙(軌道)エレベータのうまみもないのです。結局１０台もないので、したがって宇宙(軌道)エレベータの失敗は明確です。
　そして、テザーは赤道上空付近にならび時刻を刻んで、地上から見ているとテザーが地球に巻き付いていく様子を見ることになります。

Ａ>・・「投げ縄と異なる原理」と言いたいのであれば、「力の理論が違う」と言うべきなんですよ・・力学的に変わりありません。

新Ｑ>あなたのいう力学の段階で明確に違いがあります。
　ぶん回している投げ縄は広がります。事実です。しかし宇宙(軌道)エレベータは投げ縄ではありません。地球に巨人が立って宇宙(軌道)エレベータを振り回したなら投げ縄のような広がりは宇宙(軌道)エレベータに起きるかもしれません。しかしその投げ縄の形状は想定された宇宙(軌道)エレベータの軌道ではありません。地球の赤道上に軌道ができるのではなく、巨人の頭の周りをまわります。そして巨人も存在しないので、宇宙(軌道)エレベータは、投げ縄とは異なるのです。投げ縄と衛星の公転とは全く違うのが明確です。
それでもまだ同じだと言いますか。同じと考えるのはあなたの妄想です。

Ａ>　ゴムひもを両手で引っ張ります。左右の手の力は釣り合っており、「向心力と遠心力が一対となって、それらはすでに釣り合っている」のと力学的に同じです。にも関わらず、ゴムは伸びます。

新Ｑ>ならば妄想の素を明らかにしてみましょう。高度を変数として宇宙(軌道)エレベータの各部を呼ぶことにして、高度ごとに各部を切り分けてみましょう。自由変位可能なテザーは思考実験に各部を切り分けて問題ないでしょう。
　切り分けた各部それぞれは地球の衛星です。高度に対し常に各部は遠心力と向心力が釣り合います。それが衛星です。

　衛星の定義どおりです。
　衛星の周回が安定していれば余分な力は遠心力にも向心力にも全くありません。衛星はどれも釣り合っているので、すべての衛星を集めても鉛直にテザーを伸ばす力はどこにも残されておらず、隠れてもいません。
ましてすべての資材は静止軌道の衛星に収納されていたのです。収納されたことのあるすべての資材は静止軌道上のそれぞれの向心力に等しい同一の遠心力で、静止衛星と同じ速度で運動していました。同一の力しか持っていないので、鉛直にテザーを伸ばす力はどこにも残されておらず、隠れてもいません。いくら高度によって潮汐力と呼ばれる地球引力に差があっても、各部で釣り合っています。

Ａ>・・　3体問題は解けますよ。・・、太陽系が生成される過程を数値的に再現しました。・・　あなたは数値解は計算しただけで解いた部類には入らない、と言うかも知れないが、本質的に解けない問題に対しては、数値解は出ません。彼らは解のある問題に対して、頑張って解を計算した、ただそれだけです。・・

新Ｑ>３体問題が解けない事はすでに数学界の常識です。数値解は計算機を運転していれば、生まれ出る数にすぎません。解ける事とは全く別問題です。
かいとうしゃの事例では条件を変えて出来上がったいろいろの結果を現実に近いように条件を絞り、近いかなと、人間が気分で結果をたまたま選んだだけの数値です。そういうシュミレーションでできた数値は学会の大会でたくさん件数が発表されますが、学徒として一生懸命勉強をやっている状況報告それ以上の意味を持ちません。ここでいう方面の物理において数値計算したところで学理の伸展ではないからです。

Ａ>　次にオイラー＝ラグランジュ方程式による定式化は、古典力学（ニュートン力学）の最終形態ですので、ニュートン力学が近似なら、あなたの思う同程度の近似でオイラー＝ラグランジュ方程式も近似です。・・、変分原理は、「最小作用」などの「物理原理」から、運動方程式を導く際の「数学的手段」という事になります。

新Ｑ>そのとおり「あなたの思う同程度の近似でオイラー＝ラグランジュ方程式も近似です。」です。
でも違うところに気が付いてほしい。最少作用最小原理は見通しが悪いので一目では答えがわからない。そうでしょ。あちこち目を向けて注意深く作業しないと答えの出ない事、一目では答えが分からないのが、トリックに引っかからない利点を生みます。
　具体的には最小経路、最少作用を求めないと答えがでないのですが、むしろ最小原理という性質、その性質がすべての物理現象に万有だと知ってほしい。
万有引力という式は見通しがよく、しかし最小原理という性質を見逃してしまう。万有引力の式だけに目が向くように誘引されるのはトリックです。最少原理ならトリックにかからない事ができる可能性がある。
さらに数学的手段に最少原理を貶めることが残念。最少という表面的な特徴だけに終わらぬ重要な原理が隠されていると私は感じているからです。
最小原理という性質がすべての物理現象に万有だと知ってほしい。そして最小原理が共鳴の性質の一つだという事に気が付いてほしい。
それを、あなたなら気が付くかなと一言足したのです。まあ宇宙(軌道)エレベータには付け足しなので、ここに食いついてほしくない。

　Ａ>という訳で、ニュートン力学から「場の曲率」を唱える一般相対性理論に移行して、3体問題は綺麗に解けるんですか？。

新Ｑ>３体問題が解けない事は数論に証明されているらしく、ニュートン力学から「場の曲率」を唱える一般相対性理論に移行したところでとけません。

回答No.3

noname#221368

静電引力ではないですが、地球は太陽の周りを重力（万有引力）によって回転し、これは接触点のない周回運動ではないのですか？。この周回運動は、カウボーイの投げ縄などと古典力学的には同じです。

　一番簡単な近似では、太陽の中心と地球の中心をロープで結び、地球を現在の速度で動かしてやれば、太陽が地球に及ぼす重力と等しい向心力がロープに働きます。ロープが重力にかわっただけです。

　同様にスペースシャトルも一番簡単な近似では、地球の中心にロープで結ばれてるのと同じ運動を、地球重力によって行います。したがって#2さんの仰る様に、スペースシャトル内で遠心力を利用できるなら、「軌道エレベーターだけでそれを利用できない」と考える理由はありません。

　一方、静電引力に関する電子運動の話は、その通りです。そしてそれが事実だからこそ、量子力学が考えられました。しかし量子力学は、接触点を持つ／持たないとは無関係な話ですし、周回運動という確定軌道を考えた時点で、量子力学的にはアウトです。

　さらに上記なような量子効果は、原子内のようなミクロな距離でしか顕著でない事もわかっています。地球とスペースシャトルのような巨視的な現象では、ほぼ絶対に古典論が成り立つ事を数学的に示すことができ（量子力学に則って）、それは先ほど言ったように実証されてもいます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
　Ａ＞地球は太陽の周りを重力（万有引力）によって回転し、これは接触点のない周回運動ではないのですか？。
新Ｑ＞接触点のない、作用点の無い周回運動です。

Ａ＞この(公転)周回運動は、カウボーイの投げ縄などと古典力学的には同じです。

新Ｑ＞万有引力は遠隔力です。遠隔力には接触点がありません。接触点の無いことから作用点が存在しません。投げ縄には接触する縄の根元に作用点が存在するので万有引力による公転とは力学的に異なります。
　現在の物理学で公転は場の曲率が原因とされます。投げ縄と異なる原理です。

Ａ＞　・・太陽の中心と地球の中心をロープで結び、地球を現在の速度で動かしてやれば、・・向心力がロープに働きます。ロープが重力にかわっただけです。

新Ｑ＞まったく違う物理現象です。覚醒すべき一点です。

Ａ＞　スペースシャトル内で遠心力を利用できるなら、「軌道エレベーターだけでそれを利用できない」と考える理由はありません。

新Ｑ＞衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに向心力と遠心力が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。
　したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。
　余分な力が存在していれば、宇宙船内に浮いた直方体の全ては鉛直に長軸を向けなければいけない。しかしそんな現象はお目にかかれない。
　宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力が存在しないので宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

Ａ＞・・量子力学的にはアウトです。・・
新Ｑ＞あなたは一般大衆と同じように、教室でならったことを暗記していますね。それは高度な知性であるかもしれません。が、知能ではありません。知能には類推力と分類力が存在します。あなたの場合類推も分類も働いていないので、失礼ながら残念ながら知能において未分化未発達のようです。

Ａ＞・・地球とスペースシャトルのような巨視的な現象では、ほぼ絶対に古典論が成り立つ事を数学的に示すことができ（量子力学に則って）、それは先ほど言ったように実証されてもいます。
新Ｑ＞教室では太陽と地球間を計算したりします。もしくは月と地球間という２種です。どちらも２体問題です。ではほかの衛星を加えて３体の問題を計算してみてください。宇宙には複数の天体があり、地球の近傍でも大きな影響力を持つのは２つだけではありません。
　ところで計算は３体以上問題のすべてにおいて解答不能という、数理上の定理があります。 現状の物理学ではすべての問題が解かれたようにいわれます。ところがどっこいまったく無力なのです。ニュートン力学は便利ですが近似式にすぎません。ちょっと難しい最小作用の原理に従い、作用積分が最小値をとるように運動。作用の停留条件 \delta S[\boldsymbol{q}]=0 から、ラグランジュの運動方程式（オイラー＝ラグランジュ方程式であれば、ニュートンの力学だけに目が囚われるような間違いも起こさなかったのでしょうが、日本の中等学校教育では習わないのが残念です。

補足

石原藤夫金子隆一らは著書のなかで「だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかない」としているが、彼らの主張は当を得た答えや理由にはなり得ないと私は考える。
　かれらは鉛直方向に働く力があると宇宙(軌道)エレベータが寝ることにならないと考えるらしい。

彼らの主張するように鉛直方向に宇宙(軌道)エレベータの長軸両端間に力が働いたとしても、宇宙(軌道)エレベータは寝てしまうのである。

もし柔軟な材からできた直方体の長軸末端に引っ張りの力が働けば、模型ゴム動力飛行機の延びたゴム糸が重力で垂れたがように、宇宙(軌道)エレベータの形状を曲げてしまう。曲がりができれば、宇宙(軌道)エレベータが大なり小なり寝たということである。

　衛星の物理上の原理では衛星となって公転すると軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数が得られる。
そして宇宙(軌道)エレベータの形状の長軸構造は繊維の連結した縄のようだ。したがって縄の各部を切り分ければ、高度の異なる多数の衛星とみなせる構造物である。
　もし建設当初の時点で鉛直に長軸の向いた宇宙(軌道)エレベータの形状が完成しても、このようなわけで、時間の経過とともに、公転する軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数原理だから宇宙(軌道)エレベータは横に寝てしまうに違いない。

宇宙(軌道)エレベータの完成後、時間経過に従い各高度の部材は角速度の違いから時間に比例して鉛直軸から離れていく。宇宙(軌道)エレベータを縄のようになぞらえて、縄の両端を引っ張り張力を与えたとしても、縄は電柱間に張り渡された電線が重力で一様に一定の力が懸けられたとき懸垂架曲線を描くようになる。この懸垂架曲線は凧揚げの凧糸にも模型飛行機のゴム動力にも姿を現す。
ただし宇宙(軌道)エレベータに作用する力では一定の力ではない。高度と時間という人為から乖離した条件に定まる。
したがって宇宙(軌道)エレベータは高度と経過時間に比例した角を与える原理から曲線を描いて鉛直軸から離れていく。時間を増すほど、宇宙(軌道)エレベータの建設計画形状と異なる曲線へと変化する。

　論文では「軌道エレベーター不可能説」として宇宙(軌道)エレベータが鉛直に長い形状にできない事が明白なそうだ。素直に受け入れるべき真理だ。

　それなのになぜ宇宙(軌道)エレベータ推進派は学理に疎い素人のくせに、間違った考えを続けるのだろうか。
宇宙(軌道)エレベータ推進派の「軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」を以下に引用する。

「（５）横に寝てしまわないだろうか?
・・軌道エレベーターは横に寝てしまわないのか?というまことにもっともな疑問である。一般に人工衛星が地球を周回する周期は、高度が低いほど小さい（短時間に1周する意）。・・・つまり衛星が空を走る速度(角速度)は、低高度ほど大きいのだ。だとすると、図・・のように、軌道エレベーターの低い部分は速く動こうとし、高い部分は遅く動こうとし、、したがってエレベーター全体は横に寝てしまうか、またはバラバラになってしまうか、するのではないだろうか。ちょっと考えると、そうなりそうにも思える。事実、そういう論文を発表して、「軌道エレベーター不可能説」を唱えた人もいる。
　しかし、軌道エレベーターに作用する力をよく考えてみると、真の意味での引力は、地球の重力場による式・・のちからのみであり、それは当然、つねに地球の重心の方角を向いている。
　また、周回していることによって軌道エレベーターの内部にあらわれる見かけの力である式・・の遠心力は、地球重心と反対の向きのみを向いている。軌道エレベーターに作用する力、または軌道エレベーター内に静止している物体にはたらく力は、この2つの力の和だから、その向きは、とうぜん、地球半径方向―つまりは最初に想定したケーブルの軸の方向―のみである。
だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかないのである。
この疑問は、軌道エレベーターを初めて知った人の多くがいだくもので、一種の力学クイズみたいな問題なのである。軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」

　さらに宇宙(軌道)エレベータ不可能説には付け加えがある。
　2つ目の不可能は鉛直に伸ばす力の存在がないことである。
　衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに高高度方向と地球中心方向が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。
　したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。
　余分な力が存在していれば、宇宙船内に浮いた直方体の全ては鉛直に長軸を向けなければいけない。しかしそんな現象はお目にかかれない。
　宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力が存在しないので宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

　3つ目の不可能説に付け加えもある。
　宇宙(軌道)エレベータのアンカーを高高度に運ぶ時、鉛直に直線で運ぶことができない。したがって、その軌跡上にテザーが張られるので、テザーは曲線を描き鉛直線上に並べられない。
　なぜなら衛星の軌道は高度を上げるとき、衛星の進行速度を減少させる。高度は時間をかけてついには高度がます。高度を上げるまで時間がかかる。そして鉛直軸よりも進行速度を減少させた時点で宇宙(軌道)エレベータの鉛直計画線から離れてしまう。衛星が静止するには赤道周と同じ面内を周回すること、真円に近い軌道である必要がある。ところが衛星が高度を上げるとき真円度を減少させ、楕円軌道をたどって、以前の高度よりも高い頭上に表れるが、楕円軌道であるがゆえに速度も変動を続け、角速度も変動を続け、決して静止状態にはならない。テザーは楕円軌道上に曲線となって張られる。
　したがって、この３つめの理由からも宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

回答No.2

SPROCKETER

何か、とんでもない勘違いをされているのではないですか。

　スペースシャトルの軌道上での実験でテザー衛星を使った実験がありましたが、シャトルからロープに繋いだテザー衛星を伸ばして行って、高軌道と低軌道の間で生じる遠心力を使って安定させ、両者の軌道差から生じる起電力を使った発電実験をおこなって成功しています。

　シャトルから輪を付けた装置をロープに通して、低軌道から高軌道に動力も推進剤も無しに自然に上って行く実験にも成功しています。仕事をさせることが出来たわけです。

　他にもテザー衛星を使って多種多様な実験をおこなったようですが、最後にテザー衛星のロープが遠心力に耐えられずに切断した為に、実験を終了しています。

　宇宙エレベーターはスペースシャトルで実験した成果を下に計画されたもので、根拠も無く計画されたものではありません。

　あなたが勘違いしているだけの話です。物理の勉強をやり直しなさい。

お礼

ご回答ありがとうございます。
Ａ＞スペースシャトルの軌道上での実験でテザー衛星を使った実験がありましたが、シャトルからロープに繋いだテザー衛星を伸ばして行って、高軌道と低軌道の間で生じる遠心力を使って安定させ、両者の軌道差から生じる起電力を使った発電実験をおこなって成功しています。・・・実験した成果を下に計画されたもので、根拠も無く計画されたものではありません。
　あなたが勘違いしているだけの話です。物理の勉強をやり直しなさい。

新Q＞　わずかな距離を手で鉛直と無関係に伸ばしたテザーの資料しか存じません。根拠となる資料をご提示ください。また発電するということは、宇宙デブリを捕えたテザーによって、減速しデブリを大気圏で焼却処理しようという構想のものです。ならば宇宙(軌道)エレベータは減速し焼却処理されてしまい、衛星ではいられなくなります。

新Q＞衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに向心力と遠心力が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。
　したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。
　余分な力が存在していれば、宇宙船内に浮いた直方体の全ては鉛直に長軸を向けなければいけない。しかしそんな現象はお目にかかれない。
　宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力が存在しないので宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

補足

石原藤夫金子隆一らは著書のなかで「だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかない」としているが、彼らの主張は当を得た答えや理由にはなり得ないと私は考える。
　かれらは鉛直方向に働く力があると宇宙(軌道)エレベータが寝ることにならないと考えるらしい。

彼らの主張するように鉛直方向に宇宙(軌道)エレベータの長軸両端間に力が働いたとしても、宇宙(軌道)エレベータは寝てしまうのである。

もし柔軟な材からできた直方体の長軸末端に引っ張りの力が働けば、模型ゴム動力飛行機の延びたゴム糸が重力で垂れたがように、宇宙(軌道)エレベータの形状を曲げてしまう。曲がりができれば、宇宙(軌道)エレベータが大なり小なり寝たということである。

　衛星の物理上の原理では衛星となって公転すると軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数が得られる。
そして宇宙(軌道)エレベータの形状の長軸構造は繊維の連結した縄のようだ。したがって縄の各部を切り分ければ、高度の異なる多数の衛星とみなせる構造物である。
　もし建設当初の時点で鉛直に長軸の向いた宇宙(軌道)エレベータの形状が完成しても、このようなわけで、時間の経過とともに、公転する軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数原理だから宇宙(軌道)エレベータは横に寝てしまうに違いない。

宇宙(軌道)エレベータの完成後、時間経過に従い各高度の部材は角速度の違いから時間に比例して鉛直軸から離れていく。宇宙(軌道)エレベータを縄のようになぞらえて、縄の両端を引っ張り張力を与えたとしても、縄は電柱間に張り渡された電線が重力で一様に一定の力が懸けられたとき懸垂架曲線を描くようになる。この懸垂架曲線は凧揚げの凧糸にも模型飛行機のゴム動力にも姿を現す。
ただし宇宙(軌道)エレベータに作用する力では一定の力ではない。高度と時間という人為から乖離した条件に定まる。
したがって宇宙(軌道)エレベータは高度と経過時間に比例した角を与える原理から曲線を描いて鉛直軸から離れていく。時間を増すほど、宇宙(軌道)エレベータの建設計画形状と異なる曲線へと変化する。

　論文では「軌道エレベーター不可能説」として宇宙(軌道)エレベータが鉛直に長い形状にできない事が明白なそうだ。素直に受け入れるべき真理だ。

　それなのになぜ宇宙(軌道)エレベータ推進派は学理に疎い素人のくせに、間違った考えを続けるのだろうか。
宇宙(軌道)エレベータ推進派の「軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」を以下に引用する。

「（５）横に寝てしまわないだろうか?
・・軌道エレベーターは横に寝てしまわないのか?というまことにもっともな疑問である。一般に人工衛星が地球を周回する周期は、高度が低いほど小さい（短時間に1周する意）。・・・つまり衛星が空を走る速度(角速度)は、低高度ほど大きいのだ。だとすると、図・・のように、軌道エレベーターの低い部分は速く動こうとし、高い部分は遅く動こうとし、、したがってエレベーター全体は横に寝てしまうか、またはバラバラになってしまうか、するのではないだろうか。ちょっと考えると、そうなりそうにも思える。事実、そういう論文を発表して、「軌道エレベーター不可能説」を唱えた人もいる。
　しかし、軌道エレベーターに作用する力をよく考えてみると、真の意味での引力は、地球の重力場による式・・のちからのみであり、それは当然、つねに地球の重心の方角を向いている。
　また、周回していることによって軌道エレベーターの内部にあらわれる見かけの力である式・・の遠心力は、地球重心と反対の向きのみを向いている。軌道エレベーターに作用する力、または軌道エレベーター内に静止している物体にはたらく力は、この2つの力の和だから、その向きは、とうぜん、地球半径方向―つまりは最初に想定したケーブルの軸の方向―のみである。
だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかないのである。
この疑問は、軌道エレベーターを初めて知った人の多くがいだくもので、一種の力学クイズみたいな問題なのである。軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」

　さらに宇宙(軌道)エレベータ不可能説には付け加えがある。
　2つ目の不可能は鉛直に伸ばす力の存在がないことである。
　衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに高高度方向と地球中心方向が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。
　したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。
　余分な力が存在していれば、宇宙船内に浮いた直方体の全ては鉛直に長軸を向けなければいけない。しかしそんな現象はお目にかかれない。
　宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力が存在しないので宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

　3つ目の不可能説に付け加えもある。
　宇宙(軌道)エレベータのアンカーを高高度に運ぶ時、鉛直に直線で運ぶことができない。したがって、その軌跡上にテザーが張られるので、テザーは曲線を描き鉛直線上に並べられない。
　なぜなら衛星の軌道は高度を上げるとき、衛星の進行速度を減少させる。高度は時間をかけてついには高度がます。高度を上げるまで時間がかかる。そして鉛直軸よりも進行速度を減少させた時点で宇宙(軌道)エレベータの鉛直計画線から離れてしまう。衛星が静止するには赤道周と同じ面内を周回すること、真円に近い軌道である必要がある。ところが衛星が高度を上げるとき真円度を減少させ、楕円軌道をたどって、以前の高度よりも高い頭上に表れるが、楕円軌道であるがゆえに速度も変動を続け、角速度も変動を続け、決して静止状態にはならない。テザーは楕円軌道上に曲線となって張られる。
　したがって、この３つめの理由からも宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

回答No.1

kapi_bara_3

何だかんだと、自己理論を書かれていますが、あなたの言う作用点とは地面に接地している所ではないのですか。

私はバカなので理解できませんが、円周上とは地表のことかと考えられます。
いかがでしょう。

お礼

ご回答してください。
Ａ＞あなたの言う作用点とは地面に接地している所ではないのですか。
新Ｑ＞　作用点は力が働く一点です。地面に接地とはなんでしょう。回答者から逆に問いかけれれても困ります。
Ａ＞円周上とは地表のことかと考えられます。いかがでしょう。
回答者から逆に問いかけれれても困ります。軌道は公転する衛星なら円周になり、衛星の話なら地表であるわけもありません。

補足

石原藤夫金子隆一らは著書のなかで「だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかない」としているが、彼らの主張は当を得た答えや理由にはなり得ないと私は考える。
　かれらは鉛直方向に働く力があると宇宙(軌道)エレベータが寝ることにならないと考えるらしい。

彼らの主張するように鉛直方向に宇宙(軌道)エレベータの長軸両端間に力が働いたとしても、宇宙(軌道)エレベータは寝てしまうのである。

もし柔軟な材からできた直方体の長軸末端に引っ張りの力が働けば、模型ゴム動力飛行機の延びたゴム糸が重力で垂れたがように、宇宙(軌道)エレベータの形状を曲げてしまう。曲がりができれば、宇宙(軌道)エレベータが大なり小なり寝たということである。

　衛星の物理上の原理では衛星となって公転すると軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数が得られる。
そして宇宙(軌道)エレベータの形状の長軸構造は繊維の連結した縄のようだ。したがって縄の各部を切り分ければ、高度の異なる多数の衛星とみなせる構造物である。
　もし建設当初の時点で鉛直に長軸の向いた宇宙(軌道)エレベータの形状が完成しても、このようなわけで、時間の経過とともに、公転する軌道高度によって、衛星の角速度が高高度ほど遅い角速度の関数原理だから宇宙(軌道)エレベータは横に寝てしまうに違いない。

宇宙(軌道)エレベータの完成後、時間経過に従い各高度の部材は角速度の違いから時間に比例して鉛直軸から離れていく。宇宙(軌道)エレベータを縄のようになぞらえて、縄の両端を引っ張り張力を与えたとしても、縄は電柱間に張り渡された電線が重力で一様に一定の力が懸けられたとき懸垂架曲線を描くようになる。この懸垂架曲線は凧揚げの凧糸にも模型飛行機のゴム動力にも姿を現す。
ただし宇宙(軌道)エレベータに作用する力では一定の力ではない。高度と時間という人為から乖離した条件に定まる。
したがって宇宙(軌道)エレベータは高度と経過時間に比例した角を与える原理から曲線を描いて鉛直軸から離れていく。時間を増すほど、宇宙(軌道)エレベータの建設計画形状と異なる曲線へと変化する。

　論文では「軌道エレベーター不可能説」として宇宙(軌道)エレベータが鉛直に長い形状にできない事が明白なそうだ。素直に受け入れるべき真理だ。

　それなのになぜ宇宙(軌道)エレベータ推進派は学理に疎い素人のくせに、間違った考えを続けるのだろうか。
宇宙(軌道)エレベータ推進派の「軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」を以下に引用する。

「（５）横に寝てしまわないだろうか?
・・軌道エレベーターは横に寝てしまわないのか?というまことにもっともな疑問である。一般に人工衛星が地球を周回する周期は、高度が低いほど小さい（短時間に1周する意）。・・・つまり衛星が空を走る速度(角速度)は、低高度ほど大きいのだ。だとすると、図・・のように、軌道エレベーターの低い部分は速く動こうとし、高い部分は遅く動こうとし、、したがってエレベーター全体は横に寝てしまうか、またはバラバラになってしまうか、するのではないだろうか。ちょっと考えると、そうなりそうにも思える。事実、そういう論文を発表して、「軌道エレベーター不可能説」を唱えた人もいる。
　しかし、軌道エレベーターに作用する力をよく考えてみると、真の意味での引力は、地球の重力場による式・・のちからのみであり、それは当然、つねに地球の重心の方角を向いている。
　また、周回していることによって軌道エレベーターの内部にあらわれる見かけの力である式・・の遠心力は、地球重心と反対の向きのみを向いている。軌道エレベーターに作用する力、または軌道エレベーター内に静止している物体にはたらく力は、この2つの力の和だから、その向きは、とうぜん、地球半径方向―つまりは最初に想定したケーブルの軸の方向―のみである。
だから、軌道エレベーターを横にしたりバラバラにしたりするような、・・ちからは、はたらかないのである。
この疑問は、軌道エレベーターを初めて知った人の多くがいだくもので、一種の力学クイズみたいな問題なのである。軌道エレベーター石原藤夫金子隆一49ページから50ページまでの抜粋」

　さらに宇宙(軌道)エレベータ不可能説には付け加えがある。
　2つ目の不可能は鉛直に伸ばす力の存在がないことである。
　衛星となっている事から鉛直に働く力は作用点ごとに高高度方向と地球中心方向が一対となって、それらはすでに釣り合っている。余分な力はない。一つの力が二重に作用するはずもない。
　したがって宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力は存在しない。
　余分な力が存在していれば、宇宙船内に浮いた直方体の全ては鉛直に長軸を向けなければいけない。しかしそんな現象はお目にかかれない。
　宇宙(軌道)エレベータの両端を鉛直に伸ばす力が存在しないので宇宙(軌道)エレベータは不可能である。

　3つ目の不可能説に付け加えもある。
　宇宙(軌道)エレベータのアンカーを高高度に運ぶ時、鉛直に直線で運ぶことができない。したがって、その軌跡上にテザーが張られるので、テザーは曲線を描き鉛直線上に並べられない。
　なぜなら衛星の軌道は高度を上げるとき、衛星の進行速度を減少させる。高度は時間をかけてついには高度がます。高度を上げるまで時間がかかる。そして鉛直軸よりも進行速度を減少させた時点で宇宙(軌道)エレベータの鉛直計画線から離れてしまう。衛星が静止するには赤道周と同じ面内を周回すること、真円に近い軌道である必要がある。ところが衛星が高度を上げるとき真円度を減少させ、楕円軌道をたどって、以前の高度よりも高い頭上に表れるが、楕円軌道であるがゆえに速度も変動を続け、角速度も変動を続け、決して静止状態にはならない。テザーは楕円軌道上に曲線となって張られる。
　したがって、この３つめの理由からも宇宙(軌道)エレベータは不可能である。