カテゴリー: ケプラー

ブラックホールは最近、国際研究チーム「イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）・コラボレーション」は、地球規模の電波望遠鏡ネットワークを使って、私たちが住む天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールの撮影に初めて成功しました。

この画像は、EHTによる仮想望遠鏡（地球上の８つの電波望遠鏡を繋げて）で撮影したとのこと）
なんとも、すごい時代ですが！
画像が至るところにあるので、検索してみてください。

ところで、ブラックホールに落ちたらもうでられない！蟻地獄的な巷の噂が流れております。

そこで、その現象が正しいのか、検証してみます。

エンディラボ的解釈

考えるにあたって、
（１）中心性と光の静的エネルギーと動的エネルギーについて検討してみます。

こんな図を作ってみました。

光の動的エネルギー（Ec）は不変なので、
下図の黄色い線のエネルギーを持っています。

①シュワルツシルツ半径の中（2Sa…Escape Static Energy）の外にある場合

中心星の影響は受けません

②光が、シュワルツシルツ半径の中（2Sa…Escape Static Energy）から 光基準軌道半径（ac）にある場合

中心星の影響圏になります

③光基準軌道半径（ac）の内側にある場合

光は入れません。

光基準軌道半径（ac）で、
静的エネルギーと動的エネルギーがバランスしているので、
その中では、バランスしなくなるので
光は光基準軌道半径（ac）のなかには入りません。（入れません？）

結果

acとss（シュワルツシルツ半径）の間で光は動くことになります。
その中を「ブラックホールリング」と呼ぶことにすると
光は、ブラックホールの周りを、リング状に見えることになります。

そして、ブラックホールに光が吸い込まれるのではなく、
入れてもらえないということになります。

ブラックホールと静的エネルギー、動的エネルギーは、下の図のような関係になります。

黒い丸がブラックホールです。
半径は基準軌道半径（ac）になります
シュワルツシルツ半径（ss）とacの間がブラックホールリングになります。
下の線が、静的エネルギー曲線とエスケープ静的エネルギー曲線になります。

いままで、ニュートンやケプラーの法則から、『宇宙エネルギー構造』の理論を説明してきました。
おそらく、その方がわかりやすいのではないか。
また、現在ある理論を使った方が、間違った方向にいかないのでは無いか、
と思いそのように説明してきました。

しかし、

インパクトが少なくて、読む人（目に止まる人）が少ないというのが現状です。
兎角この様な話は、専門家にしか興味がないというのが、セオリーです。

というか、あまり広報していないのが原因のひとつですが。

なにはともあれ、
このサイトの意図としては、宇宙は力でバランスしているのではなくて、エネルギーでバランスしています！
ということをいいたいわけです。
どこが違うかというと、天体の軌道を力の作用反作用のバランスで考えるのか、または天体自身が保持しているエネルギーがバランスする方向に動くかということです。
力はそもそもその力はどうして働いているのか？ロープで繋がっているわけでは無いわけなのでもないのに。

という疑問が発生します。

エネルギーで考えると、天体自身が２つのエネルギーを持っていて、そのエネルギーと宇宙が与えてくれたエネルギーでバランスするところに天体が居座る、もしくは移動すると考えれば、見えないロープ？は必要無くなるわけです。

確かに、アインシュタインの様に、宇宙空間が天体の質量で歪んでいるっていう考えもあるかもしれませんが、それはそれで、重力レンズなので照明されているので、あえて否定はしませんが、重力レンズの効果が宇宙空間の歪み以外で起こるとすれば、それも疑わしいことになります。今のところ、アインシュタインの一般相対性理論以外では証明されていませんが。（ブログ「光もスイングバイ」を参照してみてください）

そこで、独自に理論を打ち立て、宇宙構造を解体したいと思います。

それが「宇宙エネルギー構造理論」です。

コンテンツは、こんな感じです。

結論から言うと

タイトル『重力は無いですよ！』

です。

それでは、ニュートンの「プリンキピア」風に仮定と定義を記述します。

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【仮定１】（「宇宙エネルギー構造」）
　宇宙の静的エネルギー（S）と天体の動的エネルギー（A）は、２天体間でバランスする。
　　【補足】
　　　　●「静的エネルギー」は２天体間で発生する宇宙空間のエネルギー。
　　　　　（２天体間の距離が大きくなるほど小さくなる）
　　　　●「動的エネルギー」は天体が動くために天体自身に保持しているエネルギー。
　　　　　（天体の速度が速くなるほど大きくなる）

【仮定２】（「軌道慣性の法則」）
　「親」の静的エネルギーと動的エネルギーは「子」に継承する。（親子関係）
　親子関係は必ず存在して、天体は「ツリー構造」になっている。（＝すべては２体問題で解決）
　　【補足】
　　　　●２天体の質量の大きい天体を「親」、質量の小さい天体を「子」とする

【仮定３】（「基準軌道」）
　S（「静的エネルギー」） ＝ A（「動的エネルギー」）の位置(a…基準軌道半径)で、円軌道上を「子」は移動する。

【仮定４】（「基準軌道移動」）
　「子」に他の天体などが衝突した場合、「子」の動的エネルギーが変化し、静的エネルギーと動的エネルギーがバランスする方向に移動する。そして、「基準軌道半径」が移動する

【仮定５】（「衝突振動」）
　「基準軌道移動」が発生すると、移動先の「基準軌道半径」を中心に、近点または遠点からの距離を振幅に振動する。

【仮定６】（「近点移動」）
「公転周期」と「振動周期」が異なる時に近点移動が発生する。
基本は「公転周期」＝「振動周期」ですが、衝突などにより、天体の質量が変化すると、
振動周期が変化し、「公転周期」と「振動周期」が異なり、近点移動が発生する。

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【定義１】（静的エネルギーの大きさ）
　S＝Em x (ac/a)

　　Em：質量mの質量エネルギー（mc²）
　　sc：光速時の基準軌道半径
　　a : 基準軌道半径

【定義２】（「動的エネルギー」の大きさ）
　A=Em x (v/c)²

　　Em：質量mの質量エネルギー（mc²）
　　v：天体の速度
　　c：光速度

【定義３】（「公転周期（T）」）
「子」が「親」の周りを１周回る時間

【定義４】（「振動周期（T_A）」）
「子」が「親」の周りを、近点から近点、または遠点から遠点まで戻ってくるまでの時間


を、前提として、「重力はない」へと論破したいと思います。

両者とも、天文学に大きな影響を与えた２人です。
教科書にも登場しているので、知らない人はほとんどいないのではないかと思います。
ケプラーは、ケプラーの法則をつくり、ニュートンは、万有引力の法則を作りました。
彼らはいろいろな業績がありますが、それらの法則が一番有名ですね。

ケプラーの法則は、師匠のチコ・プラーエの膨大のデータをもとにケプラーの法則を作りました。
プラーエは、天体は円軌道上を動くと思っていたので、
自分の収集したデータは円軌道上を動いていないかったため、
研究をあきらめてしまいました。
あきらめたかどうかは、すみませんわかりませんが、
結論にたどりつかなかったわけです。
そのデータを元に、解析したのが、弟子のケプラーでした。
ケプラーは、データ解析した結果、
天体は楕円軌道上を動くことを発見しました。
さらに、面積速度一定の法則や、調和の法則を作りました。
これらの３法則は、ケプラーの法則と呼ばれてます

詳しくは述べませんが、
これらのことがわかった分けです。

ケプラーの法則考

ここからは、私見なんですが、

第２と第３法則については、データに基づいて、数学的に正しいので間違いはないと思います。
しかし、第一法則については、データからの推論ですが、
あくまでも、現在の軌道をもとにしたケプラーの考察です。
太陽系の天体が４６億年間同じ軌道上を動いていたというのは無理があります。
もしも、軌道が変化したとすれば、
天体が誕生してから、現在までの軌道の変化の過程を考える必要があります。
そこで、天体が生まれた時に遡ってみます。
天体は、何も力が加わらなければ、等速直線運動します。
しかし、２体間の場合は、等速円運動になります。
ですから、何も力が加わっていない状態を、誕生当時の軌道としてみます。
その円軌道がなんらかの原因で今の楕円軌道になったと考えてみます。

では、その原因はなんでしょうか。
「天体間の衝突」や「自爆」です。それくらいしか思いつかないのですが。
ここでは、「天体間の衝突」について考えてみます。

中心天体の周りを回る周回天体の「円軌道」では、力が働いていない状況なので、バランスがとれています。
ここでは、便宜的に「遠心力」と「中心天体と周回天体間の万有引力」のバランスということにします。
いいかえれば、そこが一番居心地がいいわけです。
しかし、天体間の衝突が起こると、バランスが崩れる分けです。
「遠心力」が増減する分けです。
そうなると、天体はバランスが取れる場所に移動するはずです。
遠心力が増加した場合（周回天体の進行方向に衝突）、
周回天体は中心天体から離れて、天体の速度を落としていきます。
これは、ケプラーの第２法則からわかります。
速度が落ちると、遠心力が減ります。
また、中心天体から周回天体が離れると中心天体と周回天体間の万有引力が小さくなります。
ニュートンの法則から、天体間の距離の２乗で、万有引力は小さくなります。
そうすると、どこかの天体間の距離でバランスがとれる位置があるはずです。
そこが、遠心力と万有引力がバランスとれている場所なので、
その位置で、円軌道していると考えられます。

しかし、衝突した位置から、衝突後バランスがとれている円軌道の位置まで移動するため、
それを超えて、衝突位置の反対側まで周回天体は移動します。
その移動距離が、衝突位置から衝突後の円軌道の位置までの距離と同じ距離、
衝突後の円軌道から移動すると考えると、
その距離は、ケプラーの第１法則の太陽と楕円軌道の中心までの距離、
楕円軌道のいわゆる焦点距離と同じ距離になります。

これは、楕円軌道の中心が軌道の中心ではなく、中心天体が軌道の中心と考えられるということです。
ケプラーの第１法則は次の図になります。

私の考え方でいけば、中心天体が軌道のの中心になって、衝突後の基準軌道を中心に振動し、
次の図のような楕円軌道になります。

というわけで、
周回天体は、衝突後円軌道を中心に振動します。そして、公転周期＝振動周期となります。
イメージとしては、周回天体が外方向に押されて振動して元の位置に戻ってくるというイメージです。

遠心力と万有引力考

これについては、次のブログに記載します。
では、この辺で

プリンキピアの中で、ニュートンは、太陽を公転する地球の運動や木星の衛星の運動を統一して説明することを試みました。

ケプラーの法則に運動方程式を適用することで、万有引力の法則が成立することを発見しました。

これは、『2つの物体の間には、物体の質量に比例し、2物体間の距離の2乗に反比例する引力が作用する』と見なす法則です。

力そのものは、瞬時に伝わると考えました。（これってどうなのかと思いますが。宇宙で一番早い速度は光速ではなかったかと。そして、力が宇宙空間を伝わるってどう言うことですか〜、わからんなあ。まあそれはそれとして）

式で表すと、万有引力の大きさFは、物体の質量を M,m、物体間の距離をrとして、

と表されます。実際の符号はマイナスですが。

Gは万有引力定数で

となります。

万有なので、木から落ちるりんごにもこの式は適用できるはずで。

地球の質量をM、リンゴの質量を m、地球の半径を rとすれば、万有引力の大きさは、 であり、

リンゴの運動方程式は、加速度を gとして、

となる。

すなわち、地球重力による加速度は

となり、すべての物質について同じ値になる。mはMに比べてすごく小さいため、足し算の部分は影響が少ないため省いた。厳密にいえば、質量mの大きさによって異な利ますが。

これはガリレオの言っている「重さに関係なく同時に落ちる」と言ってることの証明になります。

上記の式から地球の質量を求めることができ、地球表面では重力加速度は約9.8m/s2であり、地球の半径は約6400kmであるので、

がわかる。

ここで、遠心力は、角速度ωと起動速度vにより

になります。

遠心力＝万有引力になるので、、

軌道速度vは

これで、惑星の周期を計算すると、大体あっていたという話です。

ケプラーの第３法則は、これから簡単に導かれます。

より、T² = kr³（kは定数）になり、ケプラーの第三者法則が成り立ちます。

ケプラーの第二法則も説明しているのですが、今日はこの辺で。

では