地球の自転と公転の背後にある力は何でしょうか?なぜ止まらず、落ちないのでしょうか?

この記事は、ネットユーザーからの同様の質問に答えることに基づいています。

まず第一に、動きは自然法則であり、それがどこから来るのかは問題ではありません。

現代科学は、大きさに関係なく、素粒子、物質を構成する原子や分子から惑星、銀河、星雲に至るまで、すべての物質が絶えず運動していることを長い間発見してきました。これらの動きは、重力、電磁力、強い力、弱い力という 4 つの基本的な力によって制御されます。

したがって、運動は宇宙の法則です。すべての天体は互いに回転し、公転しており、地球も例外ではありません。これもルールであり、宇宙の法則です。法律は客観的に存在する。人間は法律を作ったり変えたりすることはできません。彼らはそれらを理解し、活用することしかできません。それらがなぜ、どこから来たのかという疑問はありません。

宇宙の最初の原動力はビッグバンです。宇宙は、138億年前のある時点でビッグバンが始まって以来、継続的に膨張し続けています。現代の理論では、最初の推進力に加えて、宇宙における暗黒物質と暗黒エネルギーの間の競争が銀河の収縮と膨張の速度を左右すると考えられています。

したがって、宇宙の運動のエネルギーがどこから来るのかは非常に複雑であり、各粒子の動きも非常に複雑です。それらは、第一の発動者、4つの基本的な力、暗黒物質、暗黒エネルギーの影響を受けます。

では、地球の自転のエネルギーはどこから来るのでしょうか?ここで、オッカムの剃刀の原理を使用して、複雑な原因から重要でない要素をいくつか削ぎ落とし、単純かつ明確なものにします。そして、地球の自転と公転は主に重力と角運動量保存則の影響を受けます。

この問題を理解するには、地球の形成過程から始めなければなりません。

星は宇宙の可視物質の中で最も重要な構成要素であり、宇宙の可視物質の質量の 90% 以上を占めています。地球のような惑星は、準惑星、衛星、小惑星、彗星、塵の破片などすべて恒星の形成後に残された破片で構成されており、その割合はごくわずかです。

たとえば、太陽系では、太陽の質量だけでシステム全体の 99.86% を占めていますが、他の 8 つの惑星、数百の小天体、無数の小惑星の破片を合わせた質量は、全体のわずか 0.14% にすぎません。地球の質量は太陽の質量のわずか33万分の1、つまり0.0003%です。

すべての星は巨大な星雲から形成され、重力が主な力として働いています。その形成過程については、これまでの記事で何度も説明してきたので、ここでは詳しく説明しません。太陽の形成後、その周囲には惑星降着円盤が存在し、太陽の形成過程の角運動量を保持したまま、太陽の周りを回転し続けています。

太陽が最初に形成されたとき、非常に強い放射線（恒星風とも呼ばれる）が放出され、それが降着円盤内の物質を吹き飛ばし、その結果、軽い物質はさらに遠くに吹き飛ばされ、重い物質が太陽の周囲をより近くに取り囲むようになりました。その結果、太陽の周りには水星、金星、地球、火星という 4 つの密度の高い地球型惑星が形成されました。そして、太陽からさらに離れたところに、密度の低い4つのガス惑星、すなわち木星、土星、天王星、海王星が形成されました。

この降着円盤が現在の黄道であり、太陽系の惑星などの天体が主に黄道に集中している理由でもあります。

地球の公転と自転の直接的な原因

相互重力の影響により、惑星円盤内の破片は互いに衝突して凝縮し、拳ほどの大きさから家ほどの大きさに徐々に凝縮されます。大きくなればなるほど引力も強くなり、次第に球体になって軌道上の破片をすべて吸収し、惑星が形成されます。

このようにして地球とすべての惑星が形成されました。地球の公転は、降着円盤の角運動量、つまり過去に一定の速度で回転していたことを受け継いでおり、地球が形成された後も同じ速度で公転し続けています。

地球の自転の形成については多くの理論がありますが、主なものは衝突理論、平衡理論、太陽重力理論です。

地球の形成中、破片の衝突と吸着の間、地球は静止したままでいることは不可能であり、徐々に回転するようになりました。これが地球の自転の初期段階でした。地球が最初に形成された後、火星ほどの大きさの惑星（科学者はテイアと呼んだ）と衝突し、より大きな地球に融合し、衝突で溶けた岩石と破片が空に舞い上がり、凝縮して月になりました。

これについては過去に何度も言及されているので、詳細には触れません。これらの衝突の間に、地球は現在の回転角度と速度を形成しました。これが地球の自転の主な源です。そして、軌道の安定性を維持するために、惑星も回転しなければなりません。ジャイロスコープは回転することによってのみバランスを保つことができます。

地球の自転は太陽の重力によって起こるという説もあります。この理論によれば、太陽の重力が惑星の太陽に面した側を引っ張り、それが（潮汐力により）膨らむ原因となる。惑星が回転すると、この膨らみの位置が変化し、それによって惑星は強制的に回転します。

地球の自転は、おそらくこれらの力の複合的な影響によって引き起こされます。

物質の基本的な性質である慣性が、地球が回転し続ける理由です。

慣性は、物体が静止したまま、または等速直線運動を続ける性質であり、物質の基本的な性質です。この理論によれば、あらゆる物質には慣性があり、それは一定の運動状態または静止状態を維持する性質です。外部からの力がない限り、物体は常に一定の状態に留まります。

宇宙には真空があり、抵抗はありません。したがって、地球や他の天体は、一度一定の運動状態を形成すると、外部からの力がなくても常にこの運動状態を維持することになります。地球でも同じことが言えます。公転と自転は一度形成されると、それを変える外部の力がない限り継続します。

たとえば、地球が回転するとき、常に一定の速度で直線上を動きます。しかし、太陽の重力という外力により、地球は等速直線運動を維持できず、太陽に引き寄せられる傾向があります。しかし、地球の等速直線運動の運動エネルギーにより、地球は常に太陽の重力から逃れようとする傾向があります。これら 2 つの力がバランスを取り、地球が太陽の周りを公転する現象が起こります。

他の惑星でも同様です。このことから、宇宙における地球の動きは外部からの力の影響をまったく受けないわけではないことがわかります。太陽の重力は常に影響を受けているため、軌道速度と自転速度は常に変化しています。この変化とは、地球が太陽からどんどん遠ざかり、軌道と自転の速度がどんどん遅くなっていることです。

地球の公転と自転の速度は常に変化している

地球の自転と公転の全体的な傾向は鈍化しています。

地球は現在、太陽から約 1 億 5000 万 km 離れており、公転速度は約 30 km/s (キロメートル毎秒)、自転速度は 24 時間で 1 週間、赤道速度は約 464 m/s (メートル毎秒) です。 46億年前、地球が誕生したばかりの頃は、地球は現在よりも太陽に近かったため、自転や公転の速度も速かった。いくつかの科学的なモデル化と計算によれば、地球上の 1 日は 45 億年前にはわずか 4 時間でしたが、40 億年前には 8 時間、30 億年前には 18 時間、そして 6,500 年前の恐竜時代には 23 時間にまで延長されました。

現代の研究では、地球の自転は依然として減速していることが判明しています。ある研究によれば、地球の軌道は1年に1.5センチメートルの速度でゆっくりと太陽から遠ざかっており、一方で自転は100年に1.6ミリ秒の速度で依然として減速しているという。これのコンセプトは何ですか?つまり、今から1億年後には地球は太陽から1,500km離れ、1日の長さは1,600秒、つまり26.7分長くなることになります。

軌道が長くなり、回転速度が遅くなる理由は非常に複雑です。これらは主に、地球に対する太陽と月の重力と潮汐力の変化によって引き起こされます。これらの理論を明確に説明するのは非常に複雑であり、過去に何度も話してきたので、詳しく説明することはしません。ご興味がございましたら、過去に投稿した関連記事もご覧ください。

以上が地球の自転と公転の変化の根拠です。

なぜ地球は空中に浮いていて落ちないのでしょうか？

これは冗談です。宇宙についての常識が全くない質問です。簡単に言えば、宇宙には上、下、左、右の関係はありません。では、何が落ちるのでしょうか?私たち人間は地球上で生活しており、重力があるからこそ上下の感覚があり、相対的に「落ちる」という言葉が生まれます。

宇宙には重力だけがあり、上下左右の区別はありません。宇宙のサブシステムでは、重力が主な力として働いており、相互の重力によって天体のグループが結びついています。たとえば、太陽系では、太陽が最大の天体であり、その重力が決定的な役割を果たし、他のすべての天体は太陽の周りを回っています。

しかし、重力は相互作用もしており、小さな天体も大きな天体に影響を与えます。たとえば、地球は太陽の引力だけでなく、月の潮汐力の影響も受けます。月の質量は地球の 81 分の 1 に過ぎませんが、地球よりもはるかに小さいこの衛星画像のおかげで、地球の潮汐はより大きくなります。これは、月が地球に近く、その潮汐力が太陽の2.5倍であるためです。

落下という場合、一般的には、小さな天体が大きな天体の重力の影響を受け、その中に引き込まれることを意味します。地球と同様に、太陽は理論的には地球をその抱擁の中に引き寄せることができます。しかし、地球は形成されたときに惑星円盤の角運動量を引き継いでいるため、一定の線速度で太陽の重力から逃れようとする傾向があります。重力と速度はバランスを保っているため、地球は太陽の重力から逃れることはできず、太陽の重力も地球を引き寄せることはできません。

これは軌道速度であり、すべての惑星はこの軌道速度を持っています。距離が増減すると速度が自動的に調整されます。このようにして、地球と他の惑星は太陽が死ぬまで永遠に太陽の周りを回り続けることになります。

したがって、宇宙空間に落下するという概念は存在しません。たとえ太陽の上に落ちたとしても、吸い込まれる、あるいは落ちると言うことはできますが、必ずしも落ちるとは限りません。この質問をした友人は私が言ったことを理解しているでしょうか?読んでいただきありがとうございます。ぜひ議論に参加してください。

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