私たちは普段から常に重さを感じて生きています。すなわちそれは、私たちが生活している地球には一定の重さを感じる重力があるからです。
つまり、重力による重さがかかった物体を落とすと、その高さに応じてどんどん加速し落下速度も加速して行きます。これを「重力加速度」と呼び、重力加速度は地球だけでなく、宇宙全体に等しく発生しており、その環境に応じた重力加速度が存在しています。
そこでここでは、場所(環境)や天体によって重力加速度がどれだけ違うのか?について、わかりやすい解説動画もありましたので解説してみたいと思います。
まずは重力加速度について簡単に解説
重力加速度とは重力を物体の質量で割った量。と説明しても良く判らないのは当然です。これを単純な言い方に変えると「重力の大きさ」だと言え、この重力の大きさを持って物体を落とすと落下する時間とともに速度は加速して行きます。これが重力加速度であり、地球の場合の重力加速度は9.8m/s²で、私たちがジェットコースター等、加速度の高い乗り物に乗った時など、gravityの頭文字をとって”G(ジー)”といった表現を使ったりしますが、この”G”が重力加速度を表す単位であり1G⁼9.8m/s²となります。「Image Credit:iStock」
また重力加速度は、計測する場所によって同じ地球上でも若干の誤差が生じるため、9.8m/s²は標準重力加速度として定められています。
天体によって違う重力加速度
重力加速度を天体で表現する場合は、表面重力という呼び方が一般的です。例えば、これから本格始動する人類の月面着陸で良く使われるであろう、地球を1G(9.8m/s²)とした場合の月の表面重力は0.165G(1.6m/s²)となり、これが月の重力は地球の6分1とされ、体重60キロの人が月面ではわずか10キロとなってしまう事になるのです。
では、他の天体での表面重力はどうなのでしょうか?それを地球と比較した場合の数値が以下のようになります。
天体名 | 表面重力 |
---|---|
太陽 | 28.02 |
水星 | 0.38 |
金星 | 0.91 |
地球 | 1.0 |
月 | 0.165 |
火星 | 0.378 |
ケレス(準惑星) | 0.0275 |
木星 | 2.53 |
土星 | 1.07 |
天王星 | 0.89 |
海王星 | 1.14 |
冥王星(準惑星) | 0.067 |
重力加速度は大気圧で大きく変化する
ご紹介した動画では、あくまでも天体毎での重力加速度の違いを表現しただけのモノで、実際の重力加速度はその天体が持つ環境で大きく変化をして来ます。つまり、地球は大気が充満しているため重力加速度においては空気抵抗が大きく影響し、物体が落下する際に空気抵抗が生まれ、ある一定の速度に到達すると重力と空気抵抗が釣り合い、それ以上は落下速度は加速しなくなってしまいます。
「Image Credit:gettyimages」
一方で、表面重力が地球の6分の1しかない月(重力加速度も1.6m/s²)では、初速こそ1.6m/s²の独度でゆっくりと落下しますが、大気のほとんど存在しない月では空気抵抗が無い事で、重力加速度がドンドン大きくなり加速を続けて行ってしまい、「月は地球の6分の1しか重力がないから安心」といって100メートルの高さから飛び降りたとしても、地面(月面)に時速約65キロのスピードで激突してしまう事になってしまうでしょう。
「Image Credit:gettyimages」
ちなみに、月の弱い重力を甘くみたのか?どうかはわかりませんが、月の重力加速度を身をもって体験した実際の映像が残っています。
この映像は、1972年に月面着陸に成功したアポロ16号の月面活動の一場面で、宇宙飛行士が地球の6分の1しか重力がない月面でどれだけジャンプ出来るか?試したところ、バランスを崩して1.2メートルの高さから落下してしまいました。
この時、幸い大事には至らなかったそうですが、落下の衝撃はとても地球の6分の1しかない低重力とは感じられなかったそうです。