1. 佐々木亮の宇宙ばなし
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2021-11-22 16:43

413. 【三体】太陽の引力から逃げて宇宙の果てにいく速度とは!?【リクエスト】

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中国から発売され、世界中で大ヒットを飛ばしているSF小説「三体」の中で取り上げられている

第三宇宙速度を紹介!簡単に言えば、太陽の引力から逃げ切るためには、どのぐらいの速さで逃げなければいけないのか!?って話です。


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はい、始まりました。佐々木亮の宇宙話。このチャンネルでは、1日10分宇宙時間をテーマに、毎日誰でも最新の宇宙が学べる話題を、ドクター佐々木がお届けしております。
ということで、早速今日の本題ですが、今日は視聴者質問コーナーというところで、第三宇宙速度って何ですかっていうお話をしていきたいと思ってます。
で、これ結構難しい言葉になってるなっていうふうに、タイトル話してて思ってるんですけど、まぁ簡単に言えば、地球からどうやったら宇宙空間に出れるか。
そしてその後、地球だったり太陽だったり、その重力を引っペガして、本当に宇宙の果てまで行くにはどのぐらいのスピードが必要なのかっていうような、
そんなお話をしていこうと思っております。これは、これから私たち人類って、アルテミス計画っていう月だったり、火星に行くだったりっていう計画が色々ありまして、
なのでそうなると、やっぱり地球のこの重力っていうのは、引っペガしていかないといけないわけですね。
地球の重力に引っ張られているようだと、どうしてもやっぱり火星とかにはたどり着きづらいというような背景があったりするので、このあたりの数字だったりとか、あとはそういう名称だったりっていうのが、どういうふうな意味合いを持っているのかっていうのを、今回はポッドキャストを通してご理解していただければなというところで、このネタを採用させていただきました。
ということで、今回もよろしくお願いいたします。
そんな感じで、本題に入る前に毎日恒例の近況報告させていただこうと思いますが、今回のポッドキャスト、11月22日のものは、ちょっとお昼過ぎの更新になってしまっております。
大変申し訳ありません、朝聞いてくださっている方々。
簡単に言えば、昨日の夜収録しきれなかったというところが現実で、最近はいろいろ詰め込んで仕事をしているわけですね。
そうなると、体にたまにガタが来る時があるというか、もう動けないわみたいなタイミングが時たまやってくるわけなんですけど、そんな中で昨日は確実にそれで、ちょっと腰痛っぽいのが残りつつみたいなのがあって、
なので、夕方ぐらいから腰痛ひどいんで、ベッドを転がりながら、読みたかった本を読んだりとか、あとは今日取り上げる第3宇宙速度内緒は、そういった先週も取り上げた宇宙関連のネタが入っている、世界的に大ヒットしている宇宙S、宇宙というかSF小説ですね、3体っていうやつを読み始めたりとかをしてたわけですよ。
そうしたら、気づいたらもう立ち上がる元気もなくなり、そのまま朝を迎えてしまったネタというところで、そんな感じになっております。なので、朝更新できなくて大変申し訳ないです。
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ただ、今回紹介するお話とかっていうのが、SF小説の3体っていうところで、ドラマ化されるっていう予定があったり、宇宙ネタが本当にたくさん入ってるっていうところを、ご視聴者の方から教えていただいたので、これはもう読み始めるしかないと。
そして、ポッドキャストでもいろいろ紹介していくしかないというところで考えておりますので、もし3体読んでる方いたら、ぜひこんな感じで面白いよーとか、あとは宇宙ネタいろいろ出てくるけど、これちょっとわかんなかったなーみたいなのがあれば、ぜひツイッターとかで教えていただきたいなというふうに思ってます。
なので、仕事いろいろしながらも、そういった世界的なトレンドみたいなのは追っておきたいなというふうに思っての小説を読み始めた感じですね。なので、これからも小説の進捗だったりとか、ご報告させていただくのかなというふうに思ってますので、よろしくお願いいたします。
ということで、そんな感じで緊急報告というか、放送が遅れてしまったというところがあったのでお話しさせていただきました。それでは早速今日の本題入っていこうと思いますが、今日の本題は第3宇宙速度って何ですかというような視聴者リクエストのコーナーとなっております。
今回のお話なんですけど、簡単に言えばこれから宇宙進出とかたくさんあったり、今すでに人工衛星たくさん飛んでたり、そもそもロケットが宇宙に行ったりというような時代背景がある中で、どうやったらどのぐらいのスピードがあったら宇宙空間に行けるのかだったりとか、
あとは地球から出ていった後に宇宙の果てまで行こうとした時にどういうようなスピードが必要なのかなんていうところのお話をしていこうと思っております。
それについての言葉が宇宙速度という言葉がついていて、有名なところで第1宇宙速度、第2宇宙速度、第3宇宙速度というものがあるので、今回はそちらを紹介していく形になっています。
今回そのリクエストいただいた時に一つ大きな疑問として言われたのは、太陽系から脱出する速度というのが第3宇宙速度と呼ばれるものなんですね。
これが秒速16.7kmとかそのくらいになっていて、ご質問の意図としては普通にどの速度で遠くを目指したとしても、時間さえかかれば太陽系脱出できるんじゃないですかっていうようなのが今回のお話なんですね。
なのでそのあたりのバランスだったりっていうのを答えていこうと思ってて、簡単に言えばある程度の速度がないとどんどん他の天体に引っ張られてしまうというところで、どんな速度でもいいというわけではないのが宇宙旅行のミソなわけですね。
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それをいろいろ説明していこうかなと思った時に、どういう順番がいいのかなと思ったんですよ。今回の質問っていうのは第3宇宙速度となるものなんですけど、第3っていきなり言われてもしょうがないと思うので、第1、第2っていうところの説明も一緒にしていこうと思ってます。
第1宇宙速度、まずは第1宇宙速度っていうものが何かというと、人工衛星になるための発射速度ですね。地上から出ていくときにどれぐらいのスピードが必要なのかっていうところが第1宇宙速度になります。
で、第2は第1速度で大体地球の大気から抜け出した感じなんですけど、第2宇宙速度っていうのはもうちょっと大きい目線で言って、この月とかって結局地球の重力に引っ張られながらフラフラしてるわけじゃないですか。
つまり、地球の重力の力が及ぶ範囲っていうのがあるわけですね。それを超えていく、つまり地球の重力がかかる領域を超えていく速度っていうのを第2宇宙速度というわけです。
つまり太陽だったりとか、あとは火星だったりとか、あとは小惑星なるものって結局どこまで地球の引力がかかってるか正直僕もわからないんですけど、そういった感じでとにかく地球の周りぐるぐる回ったりとかそういったところを超えられるのが第2宇宙速度と呼ばれるものですね。
で、第3宇宙速度っていうのが、じゃあ地球から離れたらその後どんな重力がかかるのかって想像すると、これは太陽から引かれる引力、つまり太陽の重力なるものから自分の体を引き剥がして、つまり太陽系から脱出できるっていうのが第3宇宙速度っていうところになります。
で、こういった1,2,3っていうのがあるんですけど、どれぐらいの数値の違いなのか、簡単に言えば1より2の方が速くて、2より3の方が速いんですけど、第1宇宙速度、地球の大気圏を超えるみたいな、人工衛星になるっていうスピードが地上で7.91km必要なんですね。
7.91km毎秒です。なので1秒に大体8キロぐらい進むようなスピードで出ていかないといけないっていうのが、まず地球からの脱出に必要なものになってきます。
で、第2宇宙速度、つまり地球の引力から引き離される、月とかよりも超えていこうなんていうふうに考えているときは、地表を出発するときに11.2km毎秒っていうところが必要になるんですね。
09:15
この11.2km毎秒あると、簡単に言えば地球から離れられる、地球の周りで人工衛星が回るとかっていうのは、結局人工衛星が回っているのって、地球が持っている重力と外に行こうとしている力、遠心力みたいなものが釣り合っている状態だからこそ、地球の周りを常にぐるぐる回っているわけですね。
なので、あるタイミングで地球に引っ張られる力が強くなる、または外に飛び出ようとする力が強くなるということがあると、このぐるぐる回るっていうバランスが崩れるんですよ。
そんな感じで、第一宇宙速度を持って宇宙に行き、第二宇宙速度があると、それをさらに突き抜けることができると。
で、第二宇宙速度がだいたい秒速11キロ、1秒で11キロ進むようなスピードなのに対して、第三宇宙速度、太陽系を脱出できるときの地表でのスピードがどれぐらい必要なのかっていうところで言うと、これが質問の内容にもあった通り、16.7km毎秒なんですね。
で、これ、このスピードで太陽系から脱出できる理由っていうのがありまして、本当はもっともっと速いスピードが必要なんですよ。
どれぐらい必要かっていうと、太陽がこの地球の位置でものを引っ張る力ってものすごく強くて、これが必要なスピードが本当は秒速42キロなんですね。
秒速42キロないと、本当は太陽系から、というか太陽の引力から逃れることができないんですけど、今回紹介したのって16キロメートルとか17キロメートル毎秒じゃないですか。
なので、40と16だったら全然大きさが違うわけですね。だからこれおかしいなっていうふうに思う方いるかもしれないんですけど、これは地球が動いているスピードを利用するっていう条件のもと、このスピードになってるわけです。
どういうことかっていうと、地球自身もゆっくりに見えるかもしれないですけど、引き目で見たら、太陽の周りを回ってるんですね。
この回ってるスピードって実はえげつないスピードで回っていて、どれぐらいかっていうと秒速だいたい30キロメートルで回ってるんですよ。
めちゃめちゃ早くないですか。30キロで回ってる。なので、30キロで回ってるスピードを利用する。
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つまり、相対的には、相対的にっていう言葉を使うとすごい難しく聞こえてしまうんですけど、電車の中で前に走った時って普通に自分の足の速さで走ってるように見えるかもしれないですけど、自分とか車内の人からは。
ただ、電車の外側から地面に立って見てる人にとっては、その中、電車の中で走ってる人って、電車のスピードプラスその人の足の速さで動いてるように見えるわけですよ。
つまり、ものすごいスピードで走ってるように見えるというところで、足元の地面だったり電車だったり、あとは地球だったりっていうのが持ってるスピードを利用することで、実は短いスピード、小さいスピードで太陽系を脱出することができるというところが挙げられます。
で、ご質問にあった通り、どんなにゆっくりな速度でも、時間をかければ太陽系脱出できるんじゃないですかっていうところがあると思うんですけど、これは半分イエスで半分ノーなんですよ。どういうことかっていうと、この重力っていうところが問題で、重力って実は何かものがあったら、そこから離れれば離れるほど重力が弱くなるんですよね。
なので、太陽系から脱出したいっていうふうに考えたときには、最初は地球の力とかも使って16km毎秒とか、あとは地球の力使うと12kmとかなのかなっていうぐらいのスピードで太陽系を脱出するっていうのが出てるんですけど、
これが地球の位置ではなくて、もっと太陽から遠い位置になってくると、太陽からかかってくるその引力っていうのが弱くなるので、これはどんどん小さい速度であっても太陽からの引力っていうのを逃れることができるんですね。
なので、地球から太陽系を脱出しようと思うと、一番最初の速度っていうのは17km毎秒っていうのが必要だったりするんですが、遠くなればなるほど、その速度っていうのはゆっくりでいい。
理由は、太陽から引っ張られる力が弱くなるからですね。なので、太陽の近くにいるときはものすごいスピードで外に行かなきゃいけないけど、太陽から離れるとゆっくりでもどんどん太陽系から脱出することができるというようなイメージなので、
ご質問いただいた意図は確かに鋭い視点ではあるんですけど、地球から脱出しようとしたときはこのぐらいのスピードが必要ですよっていうのが第三宇宙速度になります。
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なので、第一宇宙速度、第二宇宙速度ってこのポッドキャストでもあまり紹介してきませんでしたが、そのあたりっていうのは地球だからこそ出てくる条件っていうところになっているので、他の星での条件っていうのも少し調べてみたら面白いのかもしれません。
ということで、今回は私が今ハマっている宇宙SF、宇宙じゃないね、SF小説で世界で大ヒットしている3体に関連していただいたTwitterでの質問にお答えさせていただきました。
今回の話も面白いなと思ったらお手元のポッドキャストアプリでフォロー、サブスクライブよろしくお願いいたします。
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それではまた明日お会いしましょう。さようなら。
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