振り子、みちびき、そしてカーリング

 赤道面上のある一定の高さに打ち上げられた静止衛星。その公転軌道面を赤道面から傾けると、地上から見た衛星の軌道は8の字を描く準天頂衛星になる。さらに、楕円軌道にすると、8の字が南北で非対称な準天頂衛星になる。

 赤道に巨大なフーコーの振り子を建設し、振り子が振れていない状態で。振り子の重りを引き上げていくと重りを吊るしているロープの張力は次第に弱くなり、張力0の状態になる。そこでロープを解き離すと重りは静止衛星となる。巨大振り子を引き上げる振り子が振れていれば、ロープを解き離したあと準天頂衛星になる。

 地球が自転していなくても、衛星を打ち上げることはできる。しかし、自転していなければ静止衛星や準天頂衛星になることはできない。静止衛星も準天頂衛星も、フーコーの振り子と同じく、慣性系から回転座標系への座標変換であり、変換すると、遠心力とコリオリの力が現れる。静止衛星も準天頂衛星のどちらも遠心力が働いているが、静止衛星には、静止しているフーコーの振り子と同じく、コリオリの力は働かない。

 次に、みちびきを地表に降してみよう。そのためには地表を摩擦のない球面と考え、空気の抵抗もないとしなければならない。そしてみちびきの衛星の形状をカーリングのストーンに変えよう。準天頂衛星は、コリオリの力だけを受け地球表面上を8字状の閉曲線を描きながら滑るカーリングになる? そだね!

参考:天空に浮かぶフーコーの振り子

   回転リンク上のカーリング

 

 

コメント

タイトルとURLをコピーしました