宇宙構造っていわれても、と、ここでおわってしまうと、
それはさみしいので、お付き合いください。
このサイトの計算式は
アインシュタインの方程式
![](https://endylabo.com/wp-content/uploads/2021/04/9a328d9d0bb41db32a98c5cebc59b474.png)
みたいのは、使いません。基!使えません(汗)
宇宙構造と言っても、軌道を司どる構造に限定して、説明していきます。
天体の軌道の仕組みが明らかになれば、
それをもとに宇宙全体の構造がわかっていくのではないかと思うわけです。
すでに、ガリレオ、ケプラー、ニュートン、アインシュタインなど、
著名な宇宙物理学者(?)が、多くの業績を残して、
宇宙船を、月や火星、また遥か遠くの天王星に送ることを可能にしました。
本サイトでは、宇宙がどうしてできたか、太陽系がどうしてできたのか。
という問題に関しては、扱いません。
というか、私にはわかりません。
ビックバンなどの理解は、
M78星雲のウルトラマンの家族を肉眼で見ようとしているくらい、
難儀の世界です。
というわけで、軌道という局所的な宇宙構造について説明していきます。
宇宙構造
宇宙の構造を、中心天体と周回天体の「距離」と「軌道速度」の関係でみてみます。
ケプラーの第3法則では、「距離」と「時間」の関係は、
「長半径の3乗と公転周期の2乗比率は一定」
という法則でした。
この関係を使って、
宇宙空間にある2体に対して、
長半径a1,a2と
周回天体の軌道速度 v1,v2との関係を
ケプラーの第3法則を使って表してみます。
まず、それぞれの比をとってみることにします。
![](https://endylabo.com/wp-content/uploads/2020/02/image-23.png)
長半径(a km)、公転周期(T h)、公転速度(v km/h)とすると、
![](https://endylabo.com/wp-content/uploads/2021/04/704cba122724316c277f8356e3bb2146.png)
となるので、
任意の長半径(以降、基準軌道半径と呼びます)a1、a2の比をとってみると、
![](https://endylabo.com/wp-content/uploads/2021/04/image-24.png)
になります。
これは、左辺が「距離」の静的な比率、
右辺が「速度」の動的な比率になります。
静的な比率と、動的な比率に関係があるということです。
また、右辺は質量mをかけて
![](https://endylabo.com/wp-content/uploads/2022/04/a6693bf49957a59ae10a851162c814bc.png)
と表せるので、
「距離」(a1,a2)と「動的エネルギー」(Av1.Av2)に関係があるということができます。
ケプラー先生ありがとう。
使わせていただきました。
宇宙空間の2体間においては、
必ずこの関係が成り立つということです。
つまり、地球と月の軌道でも成り立ちます。
ここでは、この静的な「距離」の関係と「動的エネルギー」関係を、「宇宙構造」と呼ぶことにします。