無重力状態とは？

質問

国際宇宙ステーション内等での無重力状態とは、宇宙飛行士さんの身体に四方八方から均等にヒッグス粒子が絶え間なく衝突してくるので、どの方向にも引っ張られないという現象ですか。

地表面で人体に重さが発生するのは、下方(地面)からのヒッグス粒子よりも上方(頭上)からのヒッグス粒子が多いからですか。

回答No.2

chie65536（@chie65535） · ベストアンサー

＞国際宇宙ステーション内等での無重力状態とは、宇宙飛行士さんの身体に四方八方から均等にヒッグス粒子が絶え間なく衝突してくるので、どの方向にも引っ張られないという現象ですか。

衛星軌道に乗って周回している状態は「遠心力と重力が釣り合った状態」です。

遠心力よりも重力が大きければ、普通にボールを投げた時と同じく、放物線を描いて元の高さまで落下して来ます。

重力よりも遠心力が大きければ、地球の重力を振り切って宇宙に飛んで行ってしまい、２度と戻って来ません。

重力と遠心力が釣り合うと「永久に落ち続ける」のです。それが「人工衛星」です。

地球も、太陽に向かって落ち続けているのですが、１年間ずっと落ち続けると、軌道を一周して元の場所に戻って来て、また同じ軌道を落ち続けているのです。

＞地表面で人体に重さが発生するのは、下方(地面)からのヒッグス粒子よりも上方(頭上)からのヒッグス粒子が多いからですか。

ヒッグス粒子は質量を与えるメカニズムを提供するだけであり、物体の動きに直接影響を及ぼすものではない、とされています。

お礼

地球の上空を周回する宇宙船は、地球への引力と遠心力が等しい訳ですね。重要な情報をありがとうございます。素粒子で説明しようとすると、周回宇宙船には主に前方と上方からの素粒子が衝突するので、全体としては前方斜め上から力を受けて後方斜め下へのベクトルが働いている、宇宙船の前方への慣性ベクトルと合成すると前方斜め下へのベクトルが生じている、従って宇宙船は前方斜め下へ動きつづけ、地球を周回しつづける、このような感じでしょうか。

地球と月の中間でアポロ宇宙飛行士さんが体験された無重力状態と混同してしまい、失礼しました。

回答No.3

y0702797

無重力とは重力がないという意味です。
重力の原因となる星や惑星から遠く離れた空間の性質です。
地球の引力は地球の重心からの距離の2乗に反比例するから、無限遠の距離にある物体に対しては地球の引力は0であり、他の天体からの距離も無限遠であればその場所での物体は無重力場、すなわち無重力状態にあるとみなせる。
宇宙ステーションは、時速28万キロメートルの速度で飛んでいます。
この速度で飛ぶことで、重力と反対側に遠心力がかかっています。
遠心力と重力が相殺され、宇宙ステーションの中にいる人にとっては無重力になっているだけなのです。
宇宙ステーションの飛ぶ速度が遅くなったら重力に負けて落ちてきます。

お礼

地球上空を周回する宇宙船と、地球と月の中間(月寄り)の重力平衡点を通過する宇宙船とを混同した質問で、大変失礼しました。ありがとうございます。

回答No.1

notnot

いいえ。自由落下状態だからです。
エレベーターが下に動きだすと、体が少し軽くなります。下向きの加速度のせいです。止まる時は上向きの加速度で少し重くなります。
バンジージャンプも、止まる直前までは、体重ゼロ感覚のはず（経験無いですが）。こういうのを自由落下（地球の重力に任せて何も邪魔せず落ちる状態）と言います。
「自由落下」を検索してみましょう。

地球軌道上を周回する物体は、鉛直方向に自由落下状態です。横方向の速度があるので、真下には落ちずに回り続けます。
「第一宇宙速度」を検索してみましょう。

わずかな大気との摩擦があるので放置するといずれは横方向の速度が鈍って第一宇宙速度未満になり、地表に落ちちゃいますが、衛星やステーションは横方向の速度を保つように時々噴射しているはず。衛星の中には簡易版で、エンジン無しで数年で速度を失って落下するのもあるでしょうね。

お礼

落下運動中の無重力に近くなる状態を取り上げてくださり、ありがとうございます。高速エレベーターやバンジージャンプ他での落下時では、静止時と比べて下方からのヒッグス粒子の衝突が増加し、上方からのヒッグス粒子の衝突が減少するので、両者の差が縮まって、引力が少なく感じられるのかもです。でもニュートリノその他の素粒子も影響を与えているような…。物理は難しい…。回答者様の物理現象の視野の広さに脱帽です。