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無重力状態とはどういうことか?人や物はどうなるか

この記事の所要時間: 336

国際宇宙ステーションISS日本人宇宙飛行士も活躍しています。
とはいえ宇宙で何をしているのでしょうか。
もちろん地球や宇宙のきれいな映像を送ってくれます。
それよりも大切なことは、無重力状態での実験です。
将来的な科学の発展に役立つと考えられています。

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重力とは

普段はあまり意識しないですが、地球上では重力が働いています。
とはいえ重力とは何でしょうか。
どんな物体でも、お互いに引き寄せあっています。これが引力です。
大まかに考えると引力と重力は同じものです。

しかし地球は自転しています。すると遠心力が働きます。
遠心力は、物体を地球から遠ざけようとする力です。
そこで重力とは両者の差、つまり「重力=引力-遠心力」です。
正確にはベクトルとして表され、極地方と赤道直下を除いて、
重力の向きは地球の中心ではありません。
興味のある人は、高校地学の教科書を参照してください。
なお重力は、場所によって異なります。
理論的には遠心力の働かない極地方で大きくなります。
ダイエットしたい人は、赤道の方が軽く感じる?

無重力状態とは

地球上では、ほぼ重力を感じることになります。
とはいえ急激に落下すると、無重力状態が生み出せます。
例えば、ありえないですが、ケーブルが切れたエレベータ!
訓練で行われるのは、大型飛行機を急降下させる方法です。
ボールを上空へ投げると、頂点に達した時、
一時的に止まります。これも無重力状態です。
飛行機も放物線飛行と呼ばれ、
急上昇し、そこから下方へ向きを変えることにより、
数秒間ですが、無重力状態を作り出すことができるのです。

理論的には、重力と遠心力を等しくすれば、
重力ゼロの状態を作り出せます。

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人間はどうなるのか

無重力状態だと、人間はどうなるのでしょうか。
基本的に筋肉や骨は、重力によって負荷がかかっています。
それが鍛えることにつながっています。
そのため無重力状態で長期間生活すると、
筋肉や骨が衰えてしまいます。

だからISSの中で筋トレやジョギングしていますね。
無重力状態だと背骨に負荷がかからないので身長が伸びる!
また宇宙から帰還した人達は、一時的に歩けません。
長期間入院していた人たちのような感じです。
なお重力がないので、血液の流れがスムーズになる?
心臓の働きが弱くなってしまうこともあるようです。

物体や動植物はどうなるのか

地球上では当たり前の現象でも、無重力状態ではどうなるのか。
例えばろうそくの炎は、丸くなります。
無重力状態を体験したメダカは、
地球に戻った後、数日間浮かぶことができなかった?

これは無重力に慣れてしまい浮袋の使い方を忘れたからとか。
また植物は、重力に向かって根を伸ばし、逆向きに芽を出します。
とはいえ無重力では、ホルモンの流れがバラバラになる?
様々な面白い?奇妙な現象が観察されています。
まだまだわからないことだらけですが、
今後も様々な実験をして、重力の影響を解明してくれるでしょう。

無重力実験に意義はあるのか

実験を繰り返すには、膨大な費用が必要です。
協力するスポンサーもいるのでしょうが、ほとんどが税金です。
ではそこまでする実験に、どんな意義があるのでしょうか。
将来的に宇宙旅行をする場合の予防医学が確立できます。
また重力の関係で難しかったことが可能になります。

例えば地上では水と油は混ざりあいません。
これは両者における重さの違いが関係しています。
とはいえ無重力状態では重さを無視できるので、
ドレッシングのように一度混ぜれば、ずっと混ざったままです。
このように地球上では重力の関係でできない実験が、
無重力を使うことにより上手く進むと考えられています。

宇宙に重力はあるのか

宇宙ステーションは、高速で進んでいるため、
遠心力と重力が相殺され、中は無重力状態になっています。
では宇宙空間は無重力状態なのでしょうか?
物体があれば引力があり、ならば重力もある!
極めて小さいですが、ゼロにはならないようです。
もちろん人間が感じられるかは別の話ですが、
動植物ならどうでしょうか?
そういう実験も、面白そうです。

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たくと
たくと
著者サイトたくとすく~る
生まれつき無関心な子供はいない! そう信じ、学習塾や講習会などで、 科学を楽しく解説しようと日々奮闘しています。 半世紀生きていますが、 気持ちは、今でも夢見る少年です。

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