地球から宇宙まで届く塔を…

質問

作ることはできるんですか？
大気圏で燃え尽きちゃったりしないんですか。
わたしのイメージだと大気圏って超高温の膜のようなものだと思っているんですがそもそも大気圏に静止物を置くことはできるんですか。
全然知識がないのでわからないので、めちゃめちゃなこといってるかもしれませんがお願いします。

回答No.4

sailor · ベストアンサー

えーとですね。
まず、燃え尽きるようなことはありません。

宇宙から隕石や人工衛星などが落ちてくると燃え尽きたりしますが、これは大気に対して非常に大きな速度を持っているからです。
先の方のお答えにありますが、これは少し修正が必要なので書き加えますが、大気との摩擦で燃え尽きると言うよりも、音速の数十倍と言うような速度で空気のあるところに入ってくると、その前にある空気は逃げ場が無くなりものすごい圧力になるまで圧縮されるのです。気体を圧縮すると気体がもともと持っていた熱エネルギーがもとよりも小さな範囲に閉じ込められることになるため、温度が上がるのですが、超高速で空気中に飛び込んでくると圧縮による温度上昇で簡単に数千度などと言う温度になってしまうのです。

勿論、摩擦により発生する熱もありますが、実際に隕石などが燃えてしまうほどの温度になるときの熱量の大部分は、隕石などの正面の空気が圧縮されて数千度と言う非常に高い温度になるため、その空気に加熱されて燃えてしまうと考えるほうがただしいのです。

さて、本題ですが、地上からどんな高い塔を建てたとしても、空気は大まかに言うと地球と同じ速度で（異なる速度の部分が風ですね）移動しているため、塔にたいして超音速の風が当たるようなことはありません。従って燃え尽きてしまうようなことはありません。ただし、現在の技術ではそんな高い塔は建てられません。どんなに丈夫な材料を使っても（ダイヤモンドでも砕けてしまう）塔自体の重さに耐え切れずに崩壊してしまいます。

ちなみに、地球の自転速度ですが、赤道付近ではマッハ１．５程度で日本のあたりだとちょうどマッハ１程度の速度になります。
しかし、マッハ1の強風を感じるようなことはありませんよね。これは周りの空気も同じ速度で動いているからなのです。もし空気がとまっていて地面だけが回っていたら、南極や北極に近い部分を除いて、地上の全てのものが超音速の風でなぎ払われてしまいます。人間なんか超音速で発生する衝撃波で挽肉状態になりますし、海上では場所によっては100ｍ以上の波が立つでしょう。

まぁ、燃えるｋとは無いですが、そんな塔は今の技術では無理です。先の方が述べられている宇宙エレベーター構想でも高度3200静止衛星軌道（35786km）に置いた衛星からワイヤーを地上に下ろし、そのワイヤーを使ってエレベーターを動かすと言うものですが、これも材料の問題が解決できない状態です。現在の材料ではどのようなものを使っても、ワイヤー自体の重さにワイヤーが耐え切れずに切れてしまうのです。カーボンナノチューブはこの問題を解決できる可能性のある材料ですが、現時点ではそのように長く均質で貨物の重量にも絶えると言うようなものは開発されていません。

まぁ、日進月歩の材料工学の世界ですから、近い将来現実のものとなるかもしれません。

お礼

詳しくありがとうございます！
いろいろと勉強になりましたしわかりやすかったです。
他の方もありがとうございました！

回答No.5

doc_somday

>大気圏に静止物を置くことはできる
出来ます、もうあるでしょう、静止衛星ぶち上げるより簡単かつ安全、交信の中間点は多分こいつが一番便利、なお自力で「飛ぶ」必要があるので太陽電池でプロペラをゆっくり回す。

>大気圏って超高温の膜のようなもの
大気圏についてはググれば詳しい内容が書いてあるはず、もし英文が読めるなら和文サイトの左端にある各国語の中からEnglishを選べば跳べる。
私は和文を信用していないのでいつも英文サイトだけしか読まない、それは嘘だが、詳しく知りたければ英文サイトの方が圧倒的に良い、メタ・ウィキの議論のレベルが違うのだ。

回答No.3

notnot

＞大気圏で燃え尽きちゃったりしないんですか。

人工衛星やロケットの残骸が落ちてきて燃え尽きるのは、地表近くの濃い大気との摩擦熱による物です。
そのあたりは気温は低いです。

＞わたしのイメージだと大気圏って超高温の膜のようなものだと思っているんですが

上層の薄い大気の部分は温度が高かったりしますが、薄いのでそこに物があっても燃えません。
1000℃の0.1mgくらいの鉄の微粒子に触ってやけどすると思いますか？

＞そもそも大気圏に静止物を置くことはできるんですか。

静止軌道というものがあって、赤道上の高度約35786kmの地点で東向きに一定の速度で衛星軌道に乗せると、その地点にずっととどまります。地上からの高さによって決まる人工衛星の一周の時間がちょうど地球の自転と同じ時間になるためです。
身近なものでは、BSやCSの放送衛星は赤道上のある地点の上空(静止軌道)にずっととどまっています。上空に浮いているイメージ。なので、パラボラアンテナを一度そちらに向ければあとはずっと動かさなくても衛星の方を向いている。

この静止軌道に大きなプラットフォームを置いて、そこから上下にカーボンナノチューブのケーブルを重心が静止軌道の高さからずれないように伸ばすというのが軌道エレベーターのアイデアです。

回答No.2

alflex

人工衛星等が大気圏に突入したときに超高温になるのは、それらが秒速約8ｋｍという高速で飛行しているからです。
ですので、静止物をいくら大気圏に置いても自然に高温にはなりませんので、地球から静止衛星軌道まで届く塔を作ることは理論上可能です。

正式には「軌道エレベータ」というもので、理論的な研究は始まっています。

回答No.1

nerimaok

東京タワーとか高層ビルとか、ああいう剛体で作るのは無理です。
重すぎて下の方が潰れます。

宇宙に伸ばすのは軌道エレベーターとか宇宙エレベーターと呼ばれる物です。
http://www.jsea.jp/about-se/How-to-know-SE.html
http://www.obayashi.co.jp/news/news_20130730_1

大気圏が高温だと言っても薄い気体ですから大した熱量を持っている訳じゃ有りません。