太陽は朝になれば地平線から昇り、夜になればまた地平線へと沈んでいきます。それだけ身近に存在するものですが、かなりの暴れん坊さんなのはご存知でしょうか。1億5千万kmも離れたところから、我々の住む地球に強烈な光をぶつけてくるようなやつです、人間の手に負える代物ではありません。それだけではありません。太陽は『太陽風』と呼ばれる、電気を帯びた超音速の風を常に周囲に撒き散らしています。そんな脅威にさらされて地球は大丈夫なのでしょうか。そこで登場するのが地磁気です。電気を帯びた風は下図のように、地磁気と接触して地球から逸れていきます。地球が地磁気を持っていなければ、地球は太陽風にやられて、人類など到底存在することはなかったでしょう。これで太陽風の脅威からは逃れることができた...と思った方、上図をよく見てください。実は北極付近と南極付近に、地磁気バリアのない侵入ルートがあるではないですか。これでは地磁気という壁にぶつかって、速度を落とした太陽風のザコが、壁に沿って入ってきてしまいますね。地磁気にぶつかって失速したとはいえ、電気を帯びて太陽から飛来した風です。これだけでも地球に生命は誕生できません。そこで出てくるのが、我々が常日頃から生命維持活動に使っている地球の空気です。宇宙空間からやってくる電気を帯びた風と、地球の空気がぶつかります。すると空気がこの風の速度をクッションのように吸収します。これで太陽風はただの風になりました。吸収した分の速度(運動エネルギー)はどうなるのか...これがオーロラの正体。貯め込まれたエネルギーを光という形に変えて、エネルギーを放出し、完全に無害なものするのです。北極・南極付近から侵入してくる太陽風を地球大気が受け止めて発光するのです。オーロラが北極と南極付近に現れるのはこのためです。左から順に、太陽から来た粒子と大気粒子との反応の様子。電気を帯びた風とぶつかるための大気が(少しでもいいから)存在すること、です。そんな惑星あるのでしょうか、ありますとも。下図は木星と土星のオーロラの様子です。ハッブル宇宙望遠鏡がその姿を捉えています(画像はハッブル宇宙望遠鏡公式ウェブサイト,http://www.hubblesite.orgより引用しました)。左が木星のオーロラ、右が土星のオーロラ。年に名付けたとされています。その全容は未だ解明されていませんが、宇宙には多数存在すると言われています。”言われています”と表現させていただいたのは、だれもその姿を見たことがないからです。その姿が見えないのか、それを考えてみましょう。我々が夜空に浮かぶ星々を見ることができるのは、宇宙空間にある星からの光がヒトの目に飛び込んでくるからです。地球からロケットが脱出していくように、星の表面から出た光が、その星の重力を振り切り宇宙空間へと脱出し、地球まで遠路はるばるお越しになっているのです。ブラックホールの場合はどうでしょう。ブラックホールはとてつもない重力を持ち、その近くにある物質全てを飲み込みます。ブラックホールの表面から光が出発したとしましょう。光の速度を持ってしてもブラックホールの重力を振り切ることはできず、ブラックホールへと引き返していくことになります。他の星々と違い、光が抜け出して地球にやってくることは不可能ですから、ヒトの目にその姿が写ることはありません。ブラックホール付近から出た光はヒトの目には到達しないスポンサードリンクブラックホールの半径を計算してみよう「そんな簡単に計算できるの?」と思う方もいるでしょう。高校で習う物理・力学の第二宇宙速度を求めるための公式(エネルギー保存則)を使えば、ブラックホールの半径を算出できます。これまでの説明から、光の速度=ブラックホールから脱出するための速度となるような半径を計算してやればよいのです。質量\(m\)の質点が光速度\(c\)で、半径\(r_g\)で質量\(M\)のブラックホール表面から真上に向かって飛び立ったとしましょう。M}{r_g}=0\label{escapevel}\end{eqnarray}ここで\(G\)は万有引力定数です。この式から\(r_g=2GM/c^2\)と計算できますね。なんとブラックホールを語る上で欠かすことのできない相対性理論を無視して、こんな大雑把な計算からブラックホールの半径が導出できてしまいました。なんの偶然か、相対性理論による厳密な計算を行っても、同じ結果を得ることができます。radius)と呼びます。Schwarzschild)は1915年にこれを発見したその4ヶ月後に病気で死去しています。ちなみに、我々の身近に存在する太陽がブラックホールになった場合、その半径はどれくらいでしょうか。\)[cm/s]を代入してやりましょう。大体、東京駅から上野駅の距離ですね。我々が住む地球を引っ張り続けている、その太陽をここまで凝縮してようやくブラックホールを作り出すことができるのです。コメントを残す殴って敵を地球一周させるのに必要な速度について最近漫画で、殴って敵を地球一周させるの流行ってるけど速度どれくらいなの?某グルメ漫画で、最近目にした光景です。主人公のと○こが覚醒し、殴りで敵を地球一周させるという荒技。人工衛星やんww冷静に考えましょう。どんなに肩の強いメジャーリーガーが投げてもボールはせいぜい百メートルしか飛ばず、やがて地面に落ちます。人工衛星は落ちずに地球上空を回ってるの?人工衛星は地球の重力の影響をもちろん受けています。落ちないか?物体には万有引力が働く。地球上空を周回している人工衛星には地球からの重力(万有引力)を受けます。(下図参照)そして円運動している物体には遠心力が働きますよね。ジェットコースターに乗った時にカバンが外に放り出されないのはこのためです。この二つが釣り合う速度になるように人工衛星を投げれば(発射されれば)、人工衛星は我々が投げるボールのように地面に落ちずに回っていられるのです。スポンサードリンク具体的にどれくらいの速度でなげれば良いのか?人工衛星の場合は「投げる」ではなく、正確には「発射される」ですかねww。先ほどの図に力を書き込みました。7.91\mathrm{[km/s]}\end{equation}となります。ようするに自分が蹴ったサッカーボールを地球一周させたいなって思った時は、その速度で飛ぶようにボールをければ良いのです。ボールが耐えきれずに蹴った瞬間破裂しますがwwとりあえず今回言いたかったのは漫画のシーンも、このように疑問をもてば実際の物理現象となぞらえてまた違った見方ができるんだよ!ということです。ドラゴンボ○ルのかめは○波のエネルギーとかも地球が壊れるエネルギーや悟○の戦闘力から計算できるかもしれないですね。1件のコメント熱力学第0法則って知ってる?~友達にドヤれるシリーズ~熱力学第0法則とは?最初に定義から入ります。BとCを接触させても熱平衡が保たれ変化は生じない。文章で書かれてもイメージできないですね。以下に概念図を示します。物体Aは物体Bよりも温度が高いとします(T(A)>T(B))。熱は温度が高い方から低い方へ移動するので、AからBへ熱は移動します。T(B)となるとこれ以上熱は移動しません。これが「熱平衡」という状態です。熱平衡の概念図スポンサードリンク話を元に戻しましょう。(物体Aと物体B)の時と同様に考えます。AとCが熱平衡なら下の図のようになりますね。定義をよく思い出しましょう。同じ状態のAと別の物体のCがまた熱平衡にあるならば』とあります。要するに、(物体Aと物体Cの説明で用いた物体A)と、先ほどの(物体Aと物体Bの説明で用いた物体A)は全く同じものということです。下の図も成り立ちますよね。いうのが、熱力学第0法則です。え?これだけ?って思うかもしれないですがこれだけです。熱力学第0法則は教科書に書かれてはいますが、あまり授業では取り扱われません。当たり前すぎて説明するのが難しい、というか説明しようとすると逆にわからなくなるものだからです。この当たり前すぎる法則が成り立たないと、温度計で計測した温度が実際の温度と違う!!なんてことになってしまいます。熱力学第0法則がないとそもそも温度が定義できません。この法則を知らなくても東大には受かるでしょうが、当たり前のことだからこそ大切なことがある、というのも物理や数学の世界にはたくさんあるということを知ってくれれば嬉しいです。