静止衛星について

質問

人工衛星は、落下しながら地球を回っています。静止衛星も地球からの見かけ上静止しているだけで、実際は回っています。

すると、真の意味で衛星を静止させることはできるんでしょうか。当然すぐに地球に落下することになりますが、その一瞬の静止は、何に対して静止するのでしょうか。

回答No.11

foomufoomu · ベストアンサー

>地球と同じ位置関係を保って一緒に公転面を回ってるという事でよろしいでしょうか？
すでに回答が出ていますが、公転面を「回って」いるということは、回転運動をしていますから、正確には静止と言えませんね。
定義上の問題ですが、この場合は、太陽を基準にして「回転しない」と考えると地球と一緒に回転することはできなくなります。（地球の公転軌道上の１点に止まることになる）

>そもそも、力学的にロケット噴射でそれを再現するのは不可能に近いとか？
大量に燃料を消費しますが、それほど難しいことではありません。ロケットの打ち上げは、それ以上のことをしているわけですから。

それから、人工衛星は、肉眼でもよく見えます。（自分で光るのではないので、太陽光があたる夕方と明け方の数分だけですが。）とくにISSクラスの大型(72m×108m)だと、どの星よりも明るいぐらいです。むかしパジオスという30mのアルミ風船のような人工衛星がありましたが、これもどの星より明るかったです。たぶん、みなさん、それと知らずに人工衛星を見たことがあると思います。

お礼

毎度ありがとうございます。
正確に静止、はありえないわけですし。地球の衛星軌道上に居続けてほしいので、地球と一緒に太陽の周りを回転が、私の求めていた答えだと思います。

>それと知らずに人工衛星を見たことがあると思います。
小学生の頃、飛行機のように点滅せず夜空を大きく横切る光を観て「UFO」だと騒ぎましたが、次の日の新聞でスペースシャトルだとわかりました。静止衛星だったら素人には星と区別つきませんね。

回答No.10

yappe

静止衛星軌道高度を保つということは　　　　　地球に対して同じ距離を保つというこことになりますよね

あなたの言う真の意味って　定義が違えば　まるっきり違う結論になる質問ナわけ

地球は自転している　なおかつ　太陽を公転している
太陽は天の川銀河の一構成で　お互いの重心を中心として楕円軌道を描いて移動しています
天の川銀河は周辺のいくつかの銀河と重力で引き合い　相対的に運動しています　　局部銀河群
局部銀河群も　より大きな銀河群に引き寄せられ
銀河群も　　銀河団　
　超銀河団・・・・・・・

どれに対しての静止ですか
地球に対しての静止なら　公転周期と同調を意味することになりますが
太陽に対する静止は　地球の公転との別離を意味します
銀河に対する静止は　太陽との別離
・
・

お礼

公転周期との同調でよろしいと思います。地球の衛星軌道上で地球と全く同じ周期で太陽を周回してる、って事ですね。ようやくわかりました。

何度もていねいなご回答ありがとうございました。

回答No.9

yappe

おおきさはどれくらいのものをそうていしているの
普通の衛星では観測不可です

自転に同調しない　わけですから　地表のいつ点から見ればどんどん西に移動します
背景同じ　星の見え方と同じですよね

地球は東に回転している　衛星も東に向けて打ち上げて　静止衛星軌道に乗せているわけです
　地球が一回転するとき　衛星も地球を中心として一回転するような速度と高度をもたせている　　これが静止衛星
　それを逆方向の加速度を加えて減速するのですから　西へ流れていく　　のは当然かと　おもいませんか

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

素人のしょーもない質問に対してご回答大変ありがとうございます。
西へ流れていく事はようやくわかりました。
観測できなくても、思考実験で構いません。

No8でも補足しましたが、物体X（とさせていただきます）は地球のまわりを周回してない事になると思いますが、地球と同じ位置関係を保って一緒に公転面を回ってるという事でよろしいでしょうか？

回答No.8

foomufoomu

>ロケット噴射していた時は地球上からの見かけ上どんな動きだったのでしょうか？
これは簡単です。空の星のひとつのように見えるでしょう。日周運動しているように見えるはずです。
http://homepage1.nifty.com/t-wata/img2_htm/nishiusu_n.htm
ただ、星に比べると距離がうんと近いので、ロケットと地上の人の角度によって、空の星に対して、多少動いているように見えるでしょう。

>では、ロケット噴射をやめた途端に直線的に地球に落ちてくる場合、
こちらは、日周運動を保ったまま地球に近づいてくるので、放物線と円弧の中間のような曲線になるかな。。。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

何度もご回答大変ありがとうございます。
悪い頭でもほぼ理解できてきましたが、もう少しご教授頂ければ・・・

日周運動は、実際は地球の自転によるものですよね？つまり物体X（とさせていただきます）は地球のまわりを周回してない事になると思いますが、地球と同じ位置関係を保って一緒に公転面を回ってるという事でよろしいでしょうか？

ん？そもそも、力学的にロケット噴射でそれを再現するのは不可能に近いとか？

ほんとすみません、お手すきの時で結構ですので。

回答No.7

noname#175120

何に対して静止しているか…まさしくそこです。
地表に対して静止しているか、あるいは太陽に対して静止しているか…あるいは銀河中心に対して？？
宇宙には絶対的な静止基準ってのが無い訳ですから、逆に言えばどこを静止基準とするかで「静止している」って状態は変わってきます。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

タイトルに入れてしまった私が悪いのですが、「静止」については、一度忘れていただいて・・・

No6での補足にも書きましたが、衛星軌道上にロケット噴射の反作用のみでとどまっていた物体があったとして、ロケット噴射をやめたとたんまっすぐ直線的に地球に落下。ロケット噴射中の動きは地球上からの見かけ上どんな動きだったのでしょうか。

回答No.6

foomufoomu

平行運動は、絶対静止空間が定義できないため検出できません。定義するとしたら、たとえば「地球に対して運動していない」ということになると思います。
回転運動は、加速度（遠心力）を伴うので、検出可能です。絶対非回転空間は定義可能なのです。
加えて、直進の加速度もやはり検出可能です。重力と区別できないという意見が出るかもしれませんが、重力は距離の2乗に反比例して変化するのに対し、加速度は宇宙船内では一定なので区別可能です。

というわけで、地球に対して静止している物体は、定義可能です。
そのままでは地球重力に引かれて落ちてしまうので、ヘリコプターの静止飛行のようにロケット噴射し続けることになりますが。

ただし、これは地球の公転を考慮していない話で、地球の公転、さらには太陽の銀河系内での公転まで考慮するとなると、回転半径が大きいので、検出が難しいかもしれません。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

ありがとうございます。
では、ロケット噴射をやめた途端に直線的に地球に落ちてくる場合、ロケット噴射していた時は地球上からの見かけ上どんな動きだったのでしょうか？

回答No.5

yuhi3000

静止している、動いているというのは、必ず何か別の対象物に対して「動いている」「静止している」
と見える相対的な現象です。

質問者様も言っているとおり、静止衛星は「地上から見て」止まっているように見えるわけですが
別のところから見れば地球の自転と同じ回転数で周って（動いて）います。
このとき、あなたはこの光景を頭の中でどのように描いたでしょうか？
おそらく、宇宙空間から見た視点で、地球と一緒に回る衛星の姿をイメージしたのではないでしょうか。
いうならば、宇宙空間に浮かんだあなたが、回る地球と衛星を見ている状態です。

では仮に、その衛星を、宇宙空間に浮かんだあなたに対して静止させたとしましょう。
あなたからは、衛星は止まって見えます。そして衛星は次の瞬間、
地球に向かって少し孤を描きながら落下していくことでしょう。
この光景を地上から見れば、大きい隕石が地球に落下するのと同じように見えるはずです。
宇宙探査船の「はやぶさ」が地球に帰還して大気圏に突入して燃えた、あれと同じように見えるはずです。

さて話は戻りますが、衛星が落下する直前、宇宙空間に浮かぶあなたから静止して見えていたとき、
その衛星は「真の意味で静止」したと言えるのでしょうか。
残念ながらそうではありません。地球は太陽の周りを秒速約30kmの速さで周っています。
あなたにとって静止して見えた衛星も、太陽から見れば秒速30kmの速さで動いています。
太陽に対して衛星を静止させれば地球からは動いて見えてしまい、どちらからも止まって見える
ようにすることは不可能です。さらに言うと、太陽系自体が天の川銀河の中を秒速220kmで動いていますし
天の川銀河自体も、アンドロメダ銀河に対して秒速122kmの速度で近づいています。

このように、「動いている」「静止している」とは、何か別の対象物があって初めて
認識できるものです。他に何も対象物がない状態では「動く」も「止まる」もありません。
かつては、ニュートンが「絶対空間」というものを提唱し、この宇宙には目には見えない
座標のようなものを定義することが出来るとされていました。もしそのような絶対座標があれば
それに対して静止させることが「真の意味での静止」ということになりますが
残念ながら絶対空間というものはないのだということがアインシュタインの相対性理論で証明されました。
結局、「止まる」「動く」ということができるのは何か他の対象物に対して、というのが絶対条件なのです。

しかし、「動いている」状態と「動いていない」状態を単独で判断できる場合があります。
それは「加速（減速）している」ときです。
このときは、他に対象物がなくても「動いている」といえます。
言い換えると、この宇宙にある全てのものは「加速（減速）しているか」「加速も減速もしていないか」
のどちらかの状態しかないということです。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

大変詳しいご説明ありがとうございます。

「絶対空間」「真の静止」が宇宙に無いことは承知しているので、それに関してはもういいんです。

>では仮に、その衛星を、宇宙空間に浮かんだあなたに対して静止させたとしましょう。
>あなたからは、衛星は止まって見えます。

この状況の時に、地球と衛星が相対的にどういう運動の関係なのか、地球上からの見かけ上の動きはどうなのか、そして浮かんでいる自分は地球との相対的な動きは？って所が知りたいのです。

やはり、浮かんでいる自分は地球と一緒に公転運動していて、その時地球と衛星が相対的に静止してる状況だと思うのですが、どうでしょう？

回答No.4

Wr5

>逆に真っ逆さまに落ちてしまうのは、見かけ上地球に対してどういう動きの衛星か

第一宇宙速度を持っていないもの…でしょうかね。

真下(地球の重心方向)に落ちるとしたら地球を中心とした公転速度も持っていないもの。
になるかと思われますが……。
まぁ、そんな状態にすること自体が難しいですけど。
# ドラえもんのどこでもドアで衛星軌道の高度にいきなり出てきた場合。くらい？
# 地球の重力圏の外から衝突コースで飛来するもの…というのもアリでしょうか。

軌道エレベータの上から…というのでも、地球を中心とした公転運動していますしね。

>その一瞬の静止は、何に対して静止するのでしょうか。

地球の中心(重心)から見た場合の横方向の移動…でしょうか。
前後方向だと移動してくる事になると思いますが。

お礼

ありがとうございます。
昔理科の先生にこの質問をして、何度説明しても理解してもらえなかったので、質問の意味を分かってもらっただけでとても嬉しいです。

私は、地球の公転運動に対しての静止、なんじゃないかと考えてるんですが。

もしまたわかりやすい答えがあったらお願いします♪

回答No.3

Willyt

＃１です。　付け足しです(^_^;)　静止衛星は所定の速度ぴったりだと静止していますが、ぴったりでなくてもいいのです。少し大きい値だと軌道が楕円になるため、衛星は赤道上を少し行きつ戻りつします。この範囲が許容以内なら実用上問題はないのです。現在打ち上げられている衛星は殆どが少しですが動いているそうですよ。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

すみません、タイトルが「静止衛星について」なので、静止衛星について説明いただいてるようですが、私が知りたいのは逆です。衛星は周回運動？することで落ちないわけですが、逆に真っ逆さまに落ちてしまうのは、見かけ上地球に対してどういう動きの衛星かってことです。

回答No.2

atcoffee

何を持って静止と言うのかによるので何とも言えないよね。
真の静止とは！
宇宙は超高速で膨張し動き続けているしどこを基準点にしているのか？
その基準点を見つけたとしてそれは人間が決めた物に過ぎない。
地球を基準にした静止なのか！
はたまた太陽なのか！
銀河なのか！
それともビッグバンの発生地点なのか！
誰も知らない全宇宙の大きさの中心地なのか！

はたして真の静止とはなんなのか！？

我々程度の興味本位でこんなこと言い出したらバカっぽくない？

まぁ普通に考えて地球を基準にした静止衛星は真の静止とは言えないね。
あれもかならず数年でどこかへ行ってしまうんですから。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。

補足

すみません、「真の意味で衛生を静止」なんて書いたので誤解をまねきました。「真の静止」が宇宙空間に存在しないことは重々承知です。

回答No.1

Willyt

赤道上の上空を地球の回転と同じ角速度で回るものです。ですから、赤道上の衛星の真下にいて見上げていると、ずっと真上にあるように見えるので静止衛星なのであり、実際にはもの凄いスピードで地球の周りを回っているのですよ。

ではそれを実現させるかというと、人工衛星は地球が衛星に及ぼす万有引力と衛星の回転によって生じる遠心力が釣り合わせることによって実現します。そしてその周期は地球の中心からの距離が大きいほどその角速度が小さくなるのです。ですからその角速度をちょうど１日かかって一周する値になるようにすればいいのです。つまり１時間に１５度回転する場所に打ち上げればいいのです。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。