5月26日は月食でした

2021年5月26日は、2018年以来、約3年ぶりの皆既月食が見られましたが、残念ながら、東京では雲が多く、一部の時間にぼんやりと見えた程度でした。

ところで、月は、いつも同じ面が見えていますよね？（地球から月の裏側は見えません）

これは、月の自転周期が地球を廻る公転周期と同じだからなのですが、どうして月は自転周期と公転周期が同じなのでしょうか？

地球も太陽の周りを自転しながら公転していますが、自転周期と公転周期は同じではありません（違っているから昼夜があります）

月は、地球に重力で引っ張られると同時に遠心力が働いていて、わずかに楕円状をしています。

同時に月の重心は真ん中にあるのではなく、地球よりに偏った位置にあります。

すると、月の自転により重心が地球から離れる場所に動くと、地球の重力により元の位置に戻ろうとします。（ちょうど、起き上がりこぼしが、元の位置に戻ろうとするのに似ています）

これを繰り返すうちに、月の自転周期と公転周期の振幅の差が短くなり、ついには自転周期と公転周期が同じになり、常に地球からは同じ面しか見えない様になったのです。

このような現象「同期自転」は、質量差の大きな星や、公転軌道が主星に近い星などで発生します。

地球から近いところでは、火星の衛星のフォボスとダイモスがあります。

さて、今回は良く見えなかった皆既月食ですが、次は2022年11月08日です。

次こそは、きれいな月食を見たいものです…

記事投稿：池田

宇宙の果て…

「宇宙の果てはあるか」と言われると、「あるんじゃない？」と答えるしかないのですが…

例えば、海を眺めると水平線のとこまでしか見えず、その先にもずっと海が広がっているのに見ることは出来ません。

宇宙にも同じようなことが言えて、我々が解っているのは「観測できる範囲」の中で、一番遠いものを「観測可能な宇宙」として認識することしかできません。

で、「宇宙の果ては…あるんじゃない？」（あるはずだけど見えないので判らない）なわけです。

それでは、「観測可能な宇宙」はどのくらいの大きさなのでしょうか？

「138億光年」という文献や、「450億光年以上」といった記事もあり、どうもはっきりしません。

まず、真空中の光の速度は、約30万km/sで一定です。（光速度＝ｃとする）

例えば、光速で進む宇宙船（ありえないです）から光を発射しても、相対速度で2ｃになったり、逆に0ｃとなることはありません。（光速度不変）

「観測可能な宇宙」の大きさを「138億光年」としたのは、宇宙の始まりが138億光年（時間）前ということがほぼ確認されたので、宇宙の始まり以前の“時間”は観測不能という理由に於いて決められました。

実際に観測されているもっとも遠くにある天体は約134億光年ですが、これは、その天体が発する電磁波の波長などを計算して、その天体から発せられた光がどのくらいの“時間”をかけて地球に到達したか（T）を計算し、光速度（c）を掛けたTc（光年）を距離としてみなし、表されています。（光路距離）

それでは「450億光年」としているのはどういう理由でしょうか？

宇宙は膨張を続けています。光路距離で134億光年とされていても、134億光年の時間の間にも宇宙“空間”は膨張し続けていますので、今その天体があると考えられる“距離”（L）を光が1年間に進む“距離”（ｄ）で割った、L/d（光年）とすると、450億光年分の“距離”があるとした考え方（固有距離・共動距離）です。

これは、前出の「光路距離」とは基準になる考え方が“時間”と“距離”と、違っています。

どちらも「光年」を単位としているので、紛らわしく、「観測可能な宇宙」の大きさは138億光年と表現されたり、450億光年以上と表現されたりしているのです。

ですから、現在「観測可能な宇宙の果て」と考えられるのは、「光路距離で138億光年」「固有距離で450億光年以上」と表現されるべきところ、「光年」だけで表現してしまうので、混乱が生じるのではないでしょうか？

138億光年や450億光年以上と言っても「観測可能な宇宙」の大きさでしかありません。

宇宙は観測できない領域まで広がっているのかもしれません。しかし我々にはそれを観測する術を今現在持っていません。

ですから、「宇宙の果ては…あるんじゃない？」（あるはずだけど見えないので判らない）と言うしかないのです。

それでも私は「宇宙の果ての外はどうなっているの？」と、“見果てぬ夢”を見るのです。

記事投稿：池田

フーコーの振り子って知っていますか？

フーコーの振り子って知っていますか？
普段は、全く気にしていませんが、ご存じのように地球は自転しています。

地球の自転を目で見て体験できる装置があるのをご存じでしょうか？

上野の国立科学博物館（今は予約制）に展示されている「フーコーの振り子」という展示物(今は休止中)がそれです。
大きな振り子がゆっくりと動いているだけの装置ですが、振り子の軌道面が、地球の自転に従って、少しづつ回転していく様が、観察できます。（国立科学博物館だけでなく、日本の他の場所にもあります）



この振り子を地球のの極点（北極・南極）に設置すると、24時間で軌道面が一周します。

振り子自体は慣性の法則に従って、同じ軌道を運動しようとします。

振り子が振れている間に、地球が自転してしまうので、その分が軌道面の回転といった現象で観測できるのです。

北極や南極の極点では、24時間で一周しますが、緯度が下がるにつれて（赤道に近づくにつれて）24時間たっても一周しなくなります。

緯度θ において、フーコーの振り子の軌道面の回転は、1日あたり360°sinθで表されるので、極点では　360°sin90°＝360°　で24時間でちょうど一周しますがが、赤道上では360°sin0°＝0°となり、軌道面は回転せずに、同じところを往復します。

これは、「フーコーの正弦則」という法則で表されますが、その導出はちょっと難しいので、興味のある方は、調べてみても面白いかもしれません。

フーコーの振り子に限らず、物理現象は基本的に数字で表現できます。

単に計算を解くばかりの数学ではなく、身の廻りの現象と結びつけると、つまらなかかった数学や物理が面白くなりますよ！

数学上の大発見「微分・積分」も大変面白い考え方です。（これは、私が数学に興味を持ったきっかけになりました・・・次回に書けたら簡単に書こうかと思います）

記事投稿：池田