宇宙は科学者の予測を上回る速さで膨張しており、ある天体物理学者はそれを｢宇宙論の危機｣と呼んだ。新しい望遠鏡の技術とnasaのハッブル宇宙望遠鏡のデータを使った新たな研究でも、この問題が確認された。科学者たちは、彼らの理論と測定値の間の矛 第1宇宙速度と第2宇宙速度宇宙速度について解説しています。 第1宇宙速度で飛ぶと、だいたい1時間24分くらいで地球を一周できます。 物理をわかりやすくそして楽しく美しく 解説サイト. Q 宇宙船の最高速度.
Keck Observatory今回の研究では、ハワイにあるケック天文台の最新の望遠鏡システムを使用した。この装置は、地球の大気によって引き起こされる歪みを補正し、空にある物体の非常に鮮明な画像を返すことができる反射鏡を使用している。研究者たちは、この望遠鏡をクエーサーと呼ばれる明るく活発な3つの天体に向け、重力レンズと呼ばれるプロセスを使ってクエーサーを調べた。重力レンズとは、光が地球に向かう途中で非常に重い物体の周囲を移動する際に、光が曲がって進むこと。銀河のような巨大な物体が光をさまざまな方向に曲げることで、科学者は同じクエーサーを、わずかに異なるゆがんだ形（地球に到達する時間が違う）で見ることができる。そして、多数の画像を比較して、クエーサーの光が到達するまでの時間の違いを計算し、その間の宇宙がどれだけ膨張したかについての情報を収集する。重力レンズを通過したクエーサーの画像。G. ワンポイント物理. 第一宇宙速度とは物体を水平方向に投げた時に地球を一周して戻ってこれるスピードのことです。 ただしこれは地上すれすれに投げた場合を想定していて空気抵抗を受けるのでしだいに落下していきますが、ほぼ空気抵抗の無い大気圏外を飛んでいる人工衛星とは違った数値になります。 最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。 宇宙はほとんど真空で抵抗はないと思うのですが、やはり相対論が示す影響が大きいのでしょうか。 宇宙船の加速を遮るものとしてほかに何かあれば教えてください。 テレビを見てると、ドラマやアニメのキャラクターが「第一宇宙速度を突破！！」なんてセリフを喋っているのを聞いたことがありませんか？有名どころ(知らない人はごめんなさい)で言うと「新世紀エヴァンゲリオン」のアニメ第22話 [せめて、人間らしく/Don’t Be] にて、エヴァンゲリオン零号機が敵である第15使途アラエルを殲滅するために”ロンギヌスの槍”を投擲するシーンがあり、その際に「ロンギヌスの槍は？」「第一宇宙速度を突破。現在、月軌道に移行しています。」という会話があったりします。この「第一宇宙速度」ってなに？って疑問に思ったりしませんか？聞いたことはあるけど「宇宙速度」について詳しく知っている！っていう人はあまりいないのではないでしょうか。実はこの「宇宙速度」、人工衛星やスペースシャトル、地球外探査機を打ち上げるために非常に重要になってくるワードなのです。そこで今回は、「宇宙速度」について解説していこうと思います。 脱出したい重力源などにより、第一から第六までの宇宙速度の定義があります。第一宇宙速度とは、高度が海抜ゼロメートル(地表すれすれ)のところから物体を地面に対し水平方向に放って、円軌道を描き同じ地点に戻ってくる初速度(空気抵抗はないものとする)のことです。第一宇宙速度は計算によって求めることができ、地球ではつまり、あなたが第一宇宙速度で野球ボールを投げることができる常識外れの肩の持ち主であると仮定すると、地面に水平になるようピッチングすれば野球ボールは地球を一周し、約1時間20分後にあなたの後頭部めがけて飛んでくることになります。（空気抵抗も軌道上の障害物も無いものとしました。）第一宇宙速度でのピッチングが可能であれば（※そんな人はいません）地球を丸々使った一人キャッチボールも可能となるわけです！（※なりません。実際には空気抵抗と障害物があります。）第二宇宙速度とは、その星の重力を振り切るために必要な速度です。宇宙工学においては地球から地球外探査機を打ち上げる際によく第二宇宙速度が話題にあがるため、別名：地球での第二宇宙速度は、第三宇宙速度とは、地球と太陽の重力を振り切るために必要な速度です。第三宇宙速度は、惑星探査機が地球より外側の惑星を探査するためには、第四宇宙速度とは、銀河の重力を振り切るために必要な速度です。私たちが暮らす、天の川銀河系における第四宇宙速度は人工物が出した史上最高速度が、太陽系探査機Helios 2 が記録した 252,792 km ですので、現時点で人類は第四宇宙速度以上の速度を出すことができていません。人類が銀河を飛び出すにはまだまだ時間がかかりそうですね(◎_◎;)第五宇宙速度とは、銀河の集団である銀河団の重力を振り切るために必要な速度です。このレベルまで来るとあくまで理論上の話になってきますが、第五宇宙速度は約1,000 km/s (= 3,600,000 km/h)と考えられています。秒速1,000 kmというと大阪大学 村上上匡且教授ら研究グループと米国海軍研究試験所が共同で行ったレーザー核融合に関する実験過程で、直径300μm程度の個体密度に近い物質を秒速1,000 kmにまで加速させ「人類が地上で実現した物質の最高速度」としてギネス記録に認定されました。まあ、探査機や宇宙船でこの速度を出すのは、今のところとてもじゃないですが実現できないでしょう。第六宇宙速度とは、宇宙の重力を振り切るために必要な速度です。遂に宇宙を飛び出せる速度まで来ちゃいました。第六宇宙速度は、約300,000 km/s (=1,080,000,000 km)です。つまりは、第六宇宙速度は速度の究極ともいえる光速ということになります。相対性理論によれば物質は光速以上で移動できないため、理論上の最高速度ということになります。こうまでしないと外に出られないとは…。宇宙おそるべし(;・∀・)！ さてさて、今回は聞いたことはあるんだけど実はよくわからない「宇宙速度」について解説して参りましたがいかがでしたでしょうか？少しでも皆さんの知識欲を満たせたのなら幸いです(*´▽｀*)しかし、宇宙速度と言っても６種類も存在しているとは思っても見なかったんじゃないですか？かく言う私も初めて知ったときはとても驚きました！これからも、今回の「宇宙速度」みたいな地味なんだけど重要な宇宙関連の雑学について、コツコツ語っていきたいと考えております。 ではでは、次回の宇宙情報を乞うご期待！イギリスの「EXPRESS」紙が、プレアデス星人を名乗るローラ・プレイアディアンという人物が「多くの […][…]我々が暮らす地球の外側、はるかに広がる宇宙空間。 普段あまり意識しませんが宇宙空間ってどんなところな […][…]何事にも、はじまりの瞬間というものがあります。 私たちがこの世に生まれた時のように、あなたの両親にも […][…]このブログでは、宇宙の面白い事、不思議なことをたくさん紹介しています。当ブログをきっかけに宇宙のことが好きな人が増えてくれると嬉しいです！
第一宇宙速度とは、次のような場合の速さです。地球を質量 $M$、半径 $R$ の完全な球体とする。要するに、地球の地表面すれすれを飛ぶ人工衛星の速さのことです。実際は空気抵抗もあるし、山や谷もあるので、そのような人工衛星はあり得ませんね。ここでは遠心力を考えてみましょう。（運動方程式でも考えられます）人工衛星には遠心力（慣性力）と重力が働いています。重力加速度 $g$遠心力＝重力$m\dfrac{v_F^2}{R}=mg$ お気づきだと思いますが、 $ma=F$ より、 $v_F=\sqrt{gR}$また、$GM=gR^2$ であるから、$v_F=\sqrt{gR}=\sqrt{\dfrac{GM}{R}}$です。これが地球表面上（半径 $R$ ）を周回するための必要な速さ、第1宇宙速度です。$GM=gR^2$ については、（地球表面での重力）＝（万有引力）より、$mg=G\dfrac{mM}{R^2}$ で得られます。万有引力の位置エネルギーについては、を参照してください。第2宇宙速度とは、地球表面からロケットを飛ばすとき、地球の重力圏を脱出するための最低速度のことです。最初の勢いで何とか乗り切ろう・・・という趣旨です。では求めてみましょう。ここでは、万有引力による位置エネルギーを使った、摩擦等のない場合、人工衛星のもつ力学的エネルギーは、いつも保存されます。地球重力圏を脱出するということは、無限遠のかなたへ放っておいても飛んで行けるということを示します。つまり、その場合、よって、 （力学的エネルギー）＝（運動エネルギー）＋（位置エネルギー）＝一定 から地球半径 $R$、地球質量 $M$、重力加速度 $g$、ロケット質量 $m$、第2宇宙速度 $v_S$、万有引力定数 $G$ とすると、（地球表面での力学的エネルギー）＝（無限のかなたでの力学的エネルギー）より\begin{eqnarray}より、$v_S=\sqrt{\dfrac{2GM}{R}}$ を得ます。第1宇宙速度の時と同様に 、$GM=gR^2$ を代入すると、$v_S=\sqrt{\dfrac{2GM}{R}}=\sqrt{2gR}$です。 つまり第1宇宙速度の $\sqrt{2}$ 倍です。ん、意外と小さいんだな・・・？もっと大きい速度が必要と思ってしまいました。万有引力は距離 $r^2$ に反比例するので、第1宇宙速度と第2宇宙速度がどれくらいか計算してみましょう。簡単のため、重力加速度を $g\fallingdotseq 10\:m/s^2$ としましょう ^_^。そうすると、第1宇宙速度 $v_F$ と第2宇宙速度 $v_S$ は、$v_F=\sqrt{gR}=\sqrt{10\times 6400\times 10^3}=8000\:m/s=8.0\:km/s$$v_S=\sqrt{\dfrac{2GM}{R}}=\sqrt{2}v_F \fallingdotseq 11200\:m/s=11\:km/s$ですね。（$g=9.8$ で計算すると、$v_F\fallingdotseq 7.9 km/s$、$v_S \fallingdotseq 11.2 km/s$）第1宇宙速度では1秒間で約 $8\:km$ 進みます。逆に、この速さがないと、地球表面上を飛ぶ人工衛星にはなりません。[…] 第1宇宙速度と第2宇宙速度第1宇宙速度と第2宇宙速度宇宙速度について解説… […]