惑星運動

時空のゆがみ(No.132)

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時空のゆがみ 時空のゆがみ

実験監修:愛知工業大学客員教授 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

陣笠のようにした紙をひっくり返してビー玉をころがすと、だ円軌道をえがいて動きます。中心近くではスピードが速くなり、中心から離れるとゆっくりころがって、なかなか穴に落ちません。ついみとれてしまいますね。太陽をまわっている惑星も、同じような動きをしているんですよ。

そうかなるほど

ケプラーは惑星の動きを3つの経験的な法則にまとめました。ニュートンはケプラーの法則などから、物質には互いに引きあうという性質があり、2つの物体の間には質量に比例し、距離の2乗に反比例する引力がはたらくという万有引力の法則を発見しました。つまり、惑星の運動とリンゴが木から落ちる現象は同じということですね。そしてアインシュタインは、ちょうどふかふかのふとんに乗るとふとんが沈むように、万有引力(重力)は質量を持つ物質が引きおこす時空のゆがみだという一般相対性理論を考えました。つまり、地球が太陽のまわりをまわるのは、引力によって地球の進行方向が曲げられるのではなく、太陽の質量によってゆがめられた時空に沿って動くことで、地球はだ円軌道をえがいていると考えたのです。

ケプラーの法則

•第1法則:
惑星は太陽をひとつの焦点とするだ円軌道を公転する
•第2法則:
惑星と太陽とを結ぶ線が一定時間にえがく扇形の面積は、惑星が軌道のどこにいても同じになる。つまり、太陽に近いところでは惑星は速度を増し、遠いところでは速度を落とす(面積速度が一定)
•第3法則:
惑星の公転周期の2乗は、だ円軌道の長い方の半径の3乗に比例する。つまり、長い方の半径が同じであれば、だ円軌道がどれだけつぶれていても、また、円軌道であっても公転の周期は同じになる。

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