星の光

質問

星の光

私の母は、今見えている星の光が
何万年も前の光だということが
イマイチ理解できないようです。

一応 私は理解しているつもりですが、
分かりやすく説明して
と言われると… 正直できません；

まず、
光が進むとはどういうことなのか。
波長とは何なのか。
星が爆発して無くなっても、
いったん出た光は進み続けるのは
どういうことなのか。 など…

とにかく、分かりやすく、
基本中の基本から教えてください。

よろしくお願いします。

回答No.2

mojitto · ベストアンサー

トイレットペーパーに例えてみましょうか。

巻きだし装置にセットされたトイレットペーパーが星、光は巻き出されたトイレットペーパー、質問者さまがトイレットペーパーの先端を持って、観測者であるお母さまの方に向かって走るとします。

ある日、星が光を発します。
光は光の速度で、広がります。
質問者さまはトイレットペーパーを持って、お母さまの方向に向かって走ります。

しばらくするとお母さまの位置にトイレットペーパーが届きます。
この時点で“光”として認識することができます。

質問者さまはお母さまを通り過ぎ、ひたすら走り続けます。

すると、いつかトイレットペーパーが尽きます。
（光を発しなくなる＝その星の滅亡の日）

しばらくしてから、トイレットペーパーの末端がお母さまを通り過ぎます。
このタイムラグが“今、見えている光は過去の光”になるわけです。

もちろん質問者さまは走り続けて、ある星（トイレットペーパーの長さよりも遠い星）では、すでに滅亡している星の光が届くことになります。

てな感じでどうでしょう？

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)
凄く分かりやすい例ですねー^^

回答No.8

potachie

かいとうではなく、ひとりごとです。
観測者の概念のない相対論は存在し得ません。視点を第三者や観測者にないところに置いた時点で説明は破綻しています。

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)

回答No.7

tetsumyi

見えている星の光が何万年も前の光と言うのは間違いです。
見ている光はその星を出た瞬間の光です。
何万年も宇宙空間を進み続けた光ではありありません。光には距離も時間もありません。
相対性理論が真に意味していることは、光とは空間の１次元に瞬間的に発生する電磁現象であって空間の距離が時間の遅れとなって現れているだけです。
見ている私たちにとってその星の光と遅れた時間での影響が全てであって、その後その星が何万年経過してどうなっているか調べる術もありませんし関係の無いことです。

光は本当に理解し難いものです。
反射した光は元の光ではなく新たに発生した光です。

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)

回答No.6

sanori

１の回答者です。再びお邪魔します。

「星が爆発して無くなっても、いったん出た光は進み続けるのはどういうことなのか。」
についての説明も必要かと思い、手紙を例にした説明を思いついたのですが、
他の回答者様に先を越されました（笑）

とはいえ、具体的な話をしたいと思います。

アメリカ駐在中の友人から手紙が届きました。
それは、２週間前に書かれて発送されたものでした。
その手紙には、こう書かれていました。
「今日はアメリカの独立記念日。街ではパレードが行われ、とても盛り上がっていました。
　天気は快晴で最高でした。」

実は、友人は手紙を書いた後、すぐにメキシコに旅行に出て、その数日後、メキシコでの事故で亡くなっていました。
独立記念日も、パレードも、天気も、２週間前のことです。
手紙を受け取った人にとっては、２週間だけ過去の状況なのでした。
しかも、手紙が届いた時点では、友人はその場所にいないばかりか、命さえありませんでした。

上記文章を説明した上で、次に、文章中の「友人」を「星」に、「手紙」を「光」に取り替えて読んでみましょう。

お礼

具体例をありがとうございます(*^o^*)

回答No.5

雪中庵（@psytex）

相対性理論によると、この世界には光速より早いものは存在
し得ない（正確に言うと、光速に到達できない＝最初から
光速以上（＆光速より遅くなれない）のものは存在できる）
のです。
また、光とは光子という粒子であり、銃の弾が、銃が無く
なっても飛び続けるように、いったん放出されたら、元の
物とは関係ありません。
たとえば、百光年先の宇宙空間に巨大な鏡を置き、それを
超高性能の望遠鏡で見れば、そこに映っている地球には、
２百年前の地球の様子を見ることができて、タイムマシン
になります。

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)
鏡を置いたら…っていう話、面白いですね^^

回答No.4

htms42

いくつかの説明が出ています。
トイレットペーパの例は分かりやすいです。

でもこれで納得してもらえるでしょうか。
何故ピンと来ないのかというところがもう一つはっきりしていないからです。

光を「もの」に置き換えれば
・ものの移動には時間がかかる、
・ものは移動してもなくならない
ということは認めることはできます。
トイレットペーパも「もの」に置き換えての説明です。
手紙が届いた時には差出人は既に亡くなっていたという例は小説にも出てきます。

光にたいして、「もの」に置き換えることのできない光独自のイメージを持っておられるとしたら、ものを使った説明ではピンとこないという事情は解消されないでしょう。

＞いったん出た光は進み続けるのはどういうことなのか。

このあたりにポイントがありそうです。
「光を発しているものがなくなれば光もなくなる」というのが一般的なイメージですから。

「光も波である」ということで水の波を例に出して説明することもできるでしょう。
でも水の波も「もの」に依存します。
音も空気という「もの」に依存した波です。
光も音も同じように考えるというのはある程度「もの」から離れた思考に慣れている人にしかできないことだろうと思います。

光の伝わる速さが有限だということが「もの」に関係した波と同じように考えてもいいということの１つのステップになるでしょう。今見えている光は過去のものだということだけであればこれで説明できることになります。
でも媒質のない波では「波源がなくなっても波は進み続ける」ということのイメージをとる事が難しくなるだろうと思います。これがハードルである場合は別の工夫がいることになります。（「光の伝わる速さは有限である」ということと「光源がなくなってもいったん出た光は進み続ける」ということは同じことかもしれませんが説明は難しいですね。）

＃１に「惑星でも・・・」という文章があります。
以前火星（？）に無人の探査機を送り込んだというニュースがありました。
映像を見ながら無線でコントロールしています。
でも電波の届くのに５分もかかればどういうことが起こるでしょう。
障害物が見えたので回避の指令を送ったとしても往復で１０分かかっていることになります。
既にぶつかってしまっているかもしれません。
この問題をどういう風にしてクリアーしたのか知りたいと思っていましたがそのままになっています。

探査機は電波を出しながら移動しています。
「電波を出しながら移動しているというのと出すのをやめたというのとの間には違いはない」と考えるのは難しいというのであれば説明は難しくなりますね。

質問者様がお母様の反応を見ながら、ピンとこない理由はどういうところにあるか、何がハードルになっているかを探っていくというのが一番いいのです。
そのうえでこういうハードルを越えるためにはどういう説明をしたらいいかという質問をされるといいでしょう。

「光が１秒間に進む距離は地球を７回半回る時の距離と同じである」
というのは一応みんな知っていることだとしていいでしょう。
小学校で出てきます。子供用の図鑑などでも出てきます。
でもピンとこないのです。

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)
やっぱり難しいですね；

回答No.3

potachie

星よりも太陽など近い天体の例が分かりやすいかも。
あとは光を音に置き換えて体験してもらえばいいかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)

回答No.1

sanori

こんにちは！

うまく説明できているか自信がないですが、
書いてみました。

----------------

打ち上げ花火の話をします。
空で爆発して開いても、音が聞こえるまで何秒かかかりますよね。
１ｋｍしか離れていない場所でも、３秒も遅れて聞こえます。
つまり、目をふさいでいると、花火が爆発したという事実は、３秒後にしかわかりません。
（本当は、音波と光の速さの比較が必要ですが、そこは説明しない方がよいです。）
言い換えれば、聞こえた音は過去（３秒前）の音だということです。

オーケストラの演奏も、遠くから見ていると、指揮者や弦楽器の手の動きより後に音が聞こえるので、
タイミングがずれて見えます。
これも、０．何秒だけ過去の音を聞いているからです。

最近の陸上の国際大会では、百メートル走のスタートラインにおいて、
ピストルの音が鳴る装置を、真ん中のレーン（第４～５レーン？）の後ろに置いています。
これは、ピストルに近い人から遠い人までスタート地点に数メートルの差があるだけで、
タイムの差で０．０２秒もの不公平が生じるのを防ぐためです。
言い換えれば、たとえば、
「４．００秒だけ過去の銃声」を聞ける人（ピストルに最も近い人）と、
「４．０２秒も過去の銃声」しか聞けない人（ピストルから最も遠い人）がいるから、ということです。

同じように、光にも一定で決まった速さがあって、
自分がいるところから離れれば離れるほど過去の相手の姿を見ることになります。
光は１秒で地球を７周半もするスピードで走りますが、
逆に言えば、地球を７周半するのにさえ１秒「も」かかってしまうと言えます。
夜空の星は、どれも想像を絶するほど地球から遠いので、
地球の周りを７周半しようが１万周しようが、それぐらいでは星までの距離にはかないません。
ですから、何万年とか１００億年とかかかります。
つまり、何万年とか１００億年とか過去を見ていることになります。
（金星、火星、木星は、そんなに離れてはいませんが、それでも何分か以上はかかります。）

ところで、
テレビで南極からの中継をするとき、しゃべった声や映像があちらに届くまで
お互い少し時間がかかるので、会話の間（タイミング）がずれておかしくなります。
これは、衛星を使って南極と日本とを中継しているからです。
電波は、日本⇔衛星⇔南極　という長い道のりを往来します。
その長い道のりの分、電波が届くのが遅くなります。
電波や赤外線や紫外線やＸ線は目に見えませんが、人間の目に見えないというだけで「差別」されていますが、
実は、すべて光の一種（というよりも同一人物）です。
（たとえば、鏡がついているタイプのストーブは、赤外線が反射することを利用して、
　後ろに行きそうな熱を手前側に来るようにしたものです。）

お礼

回答ありがとうございます(*^o^*)
音と同じようなことなんですかね^^