人工衛星が飛ぶ原理　なぜ人工衛星は地球を回り続けるのか？　

人工衛星とかロケットに興味があって、それが宇宙空間を飛び続けるメカニズムを理解したくて、いろいろ資料を見ています。

おっさん、それ知らなかったの？

ボール投げの話があるだろ？

ボールを投げるスピードを速くしていけば、いずれボールは地球を回る？

まずは下の画像を見てみます。

ボール投げと人工衛星</ >

この理屈、もっと掘り下げないと分かりにくいと思いませんか？

なんで　秒速７．９ｋｍ　なのか？　この速度を下回るとなぜ落下してしまうのか？

人工衛星は水平に飛んでいる

ここでは　円軌道　での話になりますが、じつは人工衛星は地球に対して水平飛行しています。秒速７．９ｋｍでの水平飛行です。ロケットは打ち上げ後、高度をあげていきます。

目標の高度に達した後は、地球に対して水平に向きを変え、地球周回軌道に入ります。この時点で秒速７．９ｋｍに達していないと、自由落下運動（引力）により墜落します。

問題は、この　秒速７．９ｋｍ　という数値。どこからこの数値を導いたのか？

これを分かりやすく説明している資料が以下です。

上の説明ね、「小学校低学年以上」　っていう但し書きがありますｗ

情けない話だけど、僕はこの資料みても「やさしい説明」には感じませんｗ　「どんだけ物理音痴なんだ？」　っていう感じですね（笑）

一応、説明すると、まず真空中における物体の自由落下速度って言うのがあって、それを計算できるサイトが以下です。

これは前提として、地球の重力圏内での計算になると思います。たぶん（笑）

地球の引力というのは、大気の影響を無視して考えると、スタートから１秒後には　約４．９ｍ、ほぼ５ｍ落下するんですね。

これを放っておくと、加速度が付きますから時間経過に従ってどんどん落下距離が大きくなります。

んで、秒速７．９ｋｍで１秒間水平飛行する距離は当然７．９ｋｍなんだけど（笑）　宇宙空間にリリースされてから７．９ｋｍ進んだ時点で５ｍ高度が落ちています。

地表との距離も当然５ｍ短くなってるはず。

ここで非ユークリッド幾何学と、従来の2次元で考えるユークリッド幾何学を考える必要が出てきます。

地球は球体であるので、当然ながら3次元で考える必要があります。

つまり　球面に対して　７．９ｋｍ　の水平線を図に描いた場合、2次元では直線、3次元では　弧　になるわけです。

※　たぶん、そうなんだろうと思います。物理音痴、数学音痴なので誰か助けて～ｗ

ちょっと自分で書いてて、何言ってるか分からない状態になってますがｗ　ご理解いただけているでしょうか？

ちなみに、物体（衛星など）をリリースする速度、つまり初速は　「衛星軌道」　と密接な関係があります。

円軌道衛星の高度と速度・周期の関係

最低でも　秒速７．９１ｋｍ　ってことですね。

人工衛星が地球に落ちない理由は引力と遠心力の原理なのではないか？

衛星が落ちない理由として、もっとも一般的な説明は以下ではないかと思われます。

上の記事では、「引力と遠心力の相殺」という概念で説明されています。水の入ったバケツを振りまわす原理ですね。

一般的には、こっちの概念の方が理解がしやすいかもしれませんｗ

宇宙に飛び出そうとする力、すなわち遠心力と、地球に引き寄せる力、引力がちょうど釣り合う状態にいるから落ちてこない。

上で述べてきた、この二つの考え方というのは、じつは同じことを別の概念で表しているのか？

自由落下運動がすなわち引力であり、秒速７．９ｋｍでの水平運動が遠心力であるという理解でも、人工衛星が落ちてこない理由としては辻褄が合いますね。

おっさん、なに奇妙なこと考えているんだよ？　もっとマシなこと考えなよ（笑）

 

んー、なぜだか考えちゃうんだな、これがｗ

僕らはそもそも地べたにへばりついて生活してるからね。なかなか地球のデカさとか、地球の自転速度とか実感できないんですよｗ

もちろん太陽や月、それから星空の動き、変化を観測すれば理解できる。

だけど感覚的にとても分かりにくいと言っていい。だから「地球平面説」なんていう、トンデモ論があったりするんだよなーｗ