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人工衛星やスペースシャトルは、なぜ、地球に落ちてこないのだろうか?

実は、常に地球に落ち続けている。

 これには、2つの見方がある。1つは、地上から見て、地球の重力に引っ張られて、人工衛星も常に落下している、という考え方だ。

小石を持って、手を離すと重力に引かれて、落下する。高いところから水平に小石を投げると前に飛ぶが、やはり地球の重力に引かれて曲げられ、やがて地上に落下する。このとき、速く投げるほど、曲げられ方は少なく、遠くまでとどく。

 とても速く投げると、地球の丸みにそって、いつまでも「落下」し続けながら飛ぶことができると考えられるのだ。

 このことは、ニュートンがその著書「プリンキピア-自然哲学の数学的諸原理(初版は1687年)」の中で述べている。実際に人工衛星が打ち上げられるより、300年も前のことだ。

 「慣性の法則」から、物体には運動を保つ性質があるから、力が働かないと、人工衛星はどこまでも飛んでいってしまう。その考えでいくと、「なぜ落ちてこないの?」ではなく、「なぜ、地球から離れて飛んでいってしまわないの?」ということになる。地球の重力のおかげで、軌道にとどまっているわけだ。

 もう1つの考え方は、飛んでいる人工衛星の立場に立った考え方だ。自動車に乗っているとき、カーブになるとどうだろう?「慣性の法則」から、体が直進しようとするにもかかわらず、自動車だけ曲がろうとするわけだが、乗っている人間は、体がカーブの外側に引っ張られている感じがする。回転運動する物体が、あたかも外側に引っ張られているように感じる力が「遠心力」だ。

 人工衛星の立場で自分自身を見ると、地球の重力と遠心力がつり合って、軌道を保っている、ということになる。

※特に断りのない限り、画像クレジットは©JAXA