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宇宙は真空で無重力？
- 宇宙は無重力であり真空なのか？地球と宇宙の重力の関係について疑問がある。ISS（国際宇宙ステーション）が自由落下状態で浮かんでいるのはなぜか説明が欲しい。
- 真空と無重力、宇宙と引力の関係について詳しく調査したい。地球の引力圏内でも無重力状態を作り出せるのはなぜなのか疑問がある。宇宙における重力の役割についても解説が欲しい。
- 宇宙は絶対真空ではなく、ダークマターも存在している。地球の引力圏では厳密には無重力ではないが、宇宙のどこかへ向かって自由落下状態であるために無重力とされている。宇宙の真空と無重力について詳しく説明してほしい。
- j4k2rvnTRfsz2Eu
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- 天文学・宇宙科学
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他の方も回答されているように、真空と無重力は別に考えてください。 まず、重力について、これはより一般的には引力と言います。 万有引力とも言うように、質量を持つもの全てが互いに引き合う力を持っています。ただ、物質が持つ質量に対して非常に小さいです。地球というバカでかい物が持つ引力は感じますが、その辺にある物や生き物にに引っ張られている感覚は持たないでしょう。比較する対象は、例えば、小さな磁石の持つ磁力です。磁石が鉄などを引き付ける力はその磁石の大きさの割にすごく大きいのです。 重力は、地球が持つ引力から自転による遠心力分を引いた力を指す言葉です。ただ、明確な決め事ではないので、他の星の話でも重力と言うことはあったと思います。実際には、人間も、その辺のどんなものも引力を持っていますが、小さすぎるので無視して考えます。そして、真空であっても引力はあります。月には地球みたいな大気はありませんが、地球の6分の1程度の引力(重力)はあります。真空と無重力は別に考えるべきなのです。 大きい星は引力も大きいので何かしら気体も逃さない（真空ではない)ことが多いですけどね。 さて、つぎに本題のISSが自由落下していることについてです。 これは簡単に言えば、落ちる場所がなくなるほどの速さで横(水平)に移動しているということです。 重力で地球へ引かれてはいますが、真横(水平)に物凄い速さで動いています。徐々に落ちてはいるのですが、地面(地球)は丸いのであまりに早いから落ちる場所を通り過ぎてしまうのです。もっと早いとそのまま宇宙空間に行ってしまいます。遅いといずれ地球に落ちます。そのちょうど良い状態を続けているのです。 これが、遠心力と重力がつりあっている状態です。 どうでしょう？理解してもらえるでしょうか。
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- nananotanu
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重力は距離の二乗に反比例して弱くなるだけで、無限遠まで届くので、この世の中に無重力は存在し得ません。 因みにISSのような状態は「微小重力環境」もしくは「無重量状態」と言います。
お礼
皆さんのおかげで、質問した時よりは理解できました。 ありがとうございます。 しかし新たな疑問を投稿したので、良ければこちらもよろしくお願いします。 ＞引力と大気圧 どちらが強い？ https://okwave.jp/qa/q9864181.html
宇宙は無重力であり真空なんですよね？ 真空では無重力であり、宇宙は無重力なんですよね？ ……そんなことはありません。重力については「強弱」があるだけです。 j4k2rvnTRfsz2Euさんにとって、「真空」とは何でしょうか???……少なくとも「何もない」状態というのはないのです。何かはあるけど、「わかっていない」ということだと思います。 ISS（国際宇宙ステーション）は、地球に対して自由落下状態だと以下のサイトで言われてますが、 地上に落ちてこないのは遠心力が働いていて、地球の引力と力関係が釣り合っているから落ちてこないのでしょうか？……その通りです。 地球が自転と公転している中、真空で無重力の宇宙にISSは浮かんでいるので、自由落下してるというのは驚きです。……何かがあって、重力があるからこそ、バランスが保てるのだと思います。例えば、片足で立っていて、我慢できなくなっても、傍に柱があれば、柱に手をついて、またしばらくは、片足で立っていれるのと同じです。 落ちても来ないし、外に飛んでいかないのは、ISSが時々エンジン吹かしたりして、自由落下状態になるような位置に調整して存在しているって事ですか？……そういうことです。なにもしないと、いずれ落ちてきますし、今でも宇宙のごみが地球に落ちてきていますよね。 宇宙は真空で無重力だから、ISSはプカプカ浮かんでいるだけなのかと思ってました。……それだったら、宇宙のごみと同じじゃないですか。 外に飛んでいかないのは、地球の引力圏に捕まって（入れて）（遠心力と引力が同一な均衡状態が働いて）（均衡状態になるようにして）いて、見えない手で繋がれたような状態だからなのかと思ってました。……その通りです。 本当に自由落下状態なら、落ちてくるじゃん？……言葉の定義の問題です。 真空と無重力と宇宙と引力・重力の関係がボヤっとしてます。……「真空と無重力」というのを意識から、除外したらよいと思います。「分からないけど、何かがある」というふうに。 とりあえず宇宙は無重力だから、人工衛星は落ちてこないんですよね？……「重力の強いほうに引っ張られる」と理解したほうが良いと思います。人間だって、何かしら、「強いほう」に引っ張られますよね。笑 自由落下状態の飛行機の中での無重力状態は空気は有りますもんね？……「無重力」ではありません。宇宙飛行士の訓練に使われますが、「重力の弱いところでの作業」に慣れさせるための手段にすぎません。 真空＝無重力って訳でもないんでしょう？……その通りです。 地球の引力圏内でも無重力状態を作り出せるというのは、不思議な感じがします。……引力が極めて小さい状態を作り出すということにすぎません。 引力＝大気圧の力が加わる方向に自由落下状態にすると、重力は帳消しにでき、無重力状態になるということですよね？……地球に落ちようとする作用と、宇宙のかなたに飛び出そうとする「力」のバランスをとっているのです。 何かの本で読んだ記憶があるのですが、「宇宙のことは、まだ5％しか分かっていない」のだそうです。私は思うのですが、分かってくれば、また、分からないことが生まれ、いつまでも、「5％」のままではないかと。笑 「無重力」だとか「真空」だとかという意識をはずして、「分からないけど、何かがある」と考えたほうが、「分からないこと」に近づく方法かもしれませんね。
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皆さんのおかげで、質問した時よりは理解できました。 ありがとうございます。 しかし新たな疑問を投稿したので、良ければこちらもよろしくお願いします。 ＞引力と大気圧 どちらが強い？ https://okwave.jp/qa/q9864181.html
No.4の回答者です。 No.4の回答で >本題のISSが自由落下・・・ と書き込んでしまいましたが、別に本題ではないですよね。 失礼しました。 ただ、質問文に？がいくつもありましたので、読んだ上でこちらで焦点を絞って回答しています。 もしまだ他の部分に回答を希望することがあったら、新たに質問されることをお勧めします。同じ部分で掘り下げたいなら補足などでもいいですけど、質問が、たくさんの人の目に留まるようにするにはやはり新たな質問でもよいと思います。
お礼
ありがとうございます。
- g27anato
- ベストアンサー率29% (1166/3945)
本題疑問の「＝」は地球表面上での現象を捉える常識的な感覚が、宇宙での現象も同様に捉えて誤解してるものです。 ステーションの動き(軌道)は地表と水平方向に慣性で進もうとしてます。 そこに地球引力の影響が加わり放物線方向に軌道変更させられてます。 地球に垂直方向の軌道変更ではないので地球に真っ直ぐ向かうことなく、 丸い地球の曲面に沿って落ち続けるという、地球上での常識的な概念で捉えると奇妙に感じる、物理的に捉えなければ理解できない(自由落下)軌道になってます。 …平面に対する垂直落下ではなく曲面に対する放物線落下である事が、地球に対する円状の周回軌道を形成してます。 なお、ステーション内の飛行士は、 ステーションと共に自由落下してます。 ステーションと全く同じ軌道上を自由落下しているため、 ステーションに対しては(擬似的)無重力状態を体感してます。 (地球に対しては自由落下状態です。) …「無重力」の宇宙という「真空中」での地球とステーションの位置関係は、 ステーションの「慣性」と地球の「引力」の関係で成り立ってます。 ISSと地球だけでなく、 衛星と惑星、惑星と恒星も、 同様の関係で成り立ってます。 …何かを中心にした円運動は、 直進しようとする「慣性」を『遠心力』と表現して、 「遠心力↔引力」との対比関係で物理学的に解説されてます。
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- pluto1991
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真空と重力は違います。 酸素や二酸化炭素のような「大気」には重さがありますから太陽とか地球に重力で吸い付いています。その外側が真空ですね。 真空の中でも重力はあります。 つまりそれは太陽の周りを自転する地球とか、地球の周りを自転する月、のように重力に影響されて自由落下し続ける惑星、衛星があるということですね。 無重力はワイヤーの切れたエレベーターの中や、墜落していく飛行機の中にも生じることですから、「真空になった瞬間に無重力になる」のではなく、自由落下しているからその船ISSの中は「無重力」ということです。
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- kzr260v2
- ベストアンサー率48% (852/1775)
国際宇宙ステーションの軌道では、完全な真空ではなく、ごく僅かですが大気が存在します。その空気抵抗があるため、間違いなく速度は徐々に低下しますから、定期的に推進剤を噴射して速度と高度を調整しています。以下はJAXAの情報ですが、このあたりの説明もされているようです。 https://www.jaxa.jp/article/special/transportation/torano02_j.html 以上、参考にならなかったらごめんなさい。
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- tetsumyi
- ベストアンサー率25% (1946/7534)
宇宙は無重力ではないです。 それで月は地球の周りを回ることで地球に落ちてきませんし、地球は太陽の周りを回り続けているので太陽に向かって落ちません。 ＩＳＳは地球の周りを回っているので地球に落ちないのですが内部は無重状態です。 何故無重量となるのかと言えば、学校で理科や物理で勉強したはずですが、エレベーターに乗って下がる時、体が浮き上がる感じがあるのですがエレベーターが落ちる状態となることで重量が軽くなるからです。 戦闘機に乗ってエンジンを切って下に向かって落ちると体は殆んど浮いた状態、無重量状態となります。 それと同じでＩＳＳでは気球上空をエンジン無しで横に飛びながら落ちています。しかし落ちた分だけ地球が丸いために地上が下に曲がっているのでいつまでたっても地上に近づけないだけです。 この速度を第一宇宙速度と言います。 https://juken-mikata.net/how-to/physics/first-cosmic-velocity.html 真空だから抵抗が無くて速度が落ちないので回り続けることになります。
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