こんにちは〜。超ひさびさの更新で〜す。
（・・・それ言わなければ、初めて来た人には気づかれないんですけどね）
さて、私が昔、家庭教師をやってた時に小学生の子を見てたんだけど・・・
その時使ってた理科の参考書に書いてあった内容をもとにした問題を出すね。
内容は単純だけど、直感でこれを正しく答えられるかな？
 
 
Problem.7
下の図は、地球が太陽のまわりを公転している様子を表している。
この図に月の軌道を（大雑把でよいので）書き加えよ。
 
 
う〜ん・・・月は地球のまわりを回っていて、その地球も太陽のまわりを回っているから・・・
こんな感じですか？
 
 
 
 
残念でした！！
えぇ〜。
大雑把でいいということだから、まあ月が何回まわる間に地球が何度動いて・・・なんてのは置いておくとして・・・
同じように考えちゃった人もいるんじゃないかな？でも、これでは駄目だということを具体的に見ていきましょう。
 
 
 
 
まず・・・
月は地球のまわりを回っているんだけど、地球から見るとほとんど同じスピードで回っているように見えるよね。
「新月・満月の期間が長くて、満ち欠けは数日の間に一気に起こる」なんて事はなく、毎日少しずつ満ち欠けして
見える・・・ということは、地球から見た月の位置が毎日同じように変わっている、という事だよね。
そこで、簡単のために月は完全な円軌道を等速運動していると考えてやると、月は地球といっしょに太陽のまわりを
回っているんだから、この図のようになるね。地球と月が同じ向きに動いている時は、太陽から見た月の速度は
地球と月の公転速度の足し算。逆に動いている時は引き算、という事になるね。
ふむふむ。地球と月、それぞれの平均公転半径と公転周期を使って大雑把に計算すると・・・
月が地球のまわりを公転する速さはだいたい、秒速 1.024 km 程度。地球が太陽のまわりを公転する速さはだいたい
秒速 29.77 km 程度、という事になるかな？
そうするとつまり、地球のほうが圧倒的に「速い」わけだから、（地球から見て）月が地球の公転と逆向きに
動いている時であっても、太陽から見れば月はやっぱり地球の公転と同じ向きに動いているように見える、という事だね。
 
 
 
 
さて、ここでもう一度、最初にステラが描いた解答を見てみると・・・
月が地球の外側にある時には地球を「追い越して」いるけど、これはまあ、速度の足し算になるという事を考えれば
まだありえるかも知れないね。でもこの図では、地球の内側にある時に（太陽から見て）月が地球と反対向きに
動いているように見えるという事になるよね。これは、月の公転速度が地球の公転速度よりも「速い」のであれば
（つまり、速度の引き算の結果がマイナスになるのであれば）起こりうる事だけど・・・
うーん・・・さっきの計算では、地球のほうがすっと「速い」ということだったから、これじゃダメなんですね。
イメージするのはなかなか難しいと思うから、ここはちょっと面倒だけど素直に図を描いて考えてみましょう。
一日で地球や月が、公転によってどのくらいの角度だけ動くのかを求めて、それをもとにして図を描くと・・・
 
 
 
 
おぉっ、これは・・・
細かい大きさの比率なんかはいい加減だけど、それでもこの図を見ればもう、一目瞭然だよね。
真ん中の青い丸が地球で、そのまわりを公転する月といっしょに動く様子を描いてみたわ。
一番右からスタートして、一日ごとのだいたいの位置関係を描いてあるけど、月の公転周期はだいたい 27.3 日
くらいだから、最後の部分だけは「 0.3 日」になって、他のところより間隔が短くなっているのね。
月が地球の外にある時は速く動いて、内側にある時は少し遅くなっているけど・・・
それでも常に地球と「同じ方向」に動いているように見えるんですね。
そうだね。だからこの問題の答えは、図を改めて描くことはしないけど・・・
「地球の内側に入ったり外側に出たりを繰り返しながら、歯車のような形の軌道を描く」という感じかな？
じっくり考えれば分かるけど、さっきのような「グルグル回る軌道」がいったん頭に浮かんでしまうと、
なかなかそれを否定して「じっくり考える」こと自体ができなくなっちゃうかも知れないね。
立ち止まって「ちょっと待て、これはなんとなくおかしいぞ？」と考えることができるか・・・
なかなか難しいけど、科学をやる人にとってはこういうセンスも重要になってくるのよ。
それでは今回はここまでという事で・・・お疲れ様でした〜。
 
 
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