Ｅ＝ｍｃ２のからくり　第１章　４

講談社・ブルーバックスの「Ｅ＝ｍｃ２のからくり」を読みながらノートをとったり、まとめたり感想を書き留めたりしています。

ケプラーの法則の話が続きます。

アインシュタインの E=mc2 について理解していくはずだったのに、なんでケプラーの法則について延々と読んでいるのかしら、とふと思ったんですが、この章は「物理学のからくり」と題されていて、歴史の中で物理学者が、実際に実験したり証明したりは出来なくても、物事を観察したり、その時代でできる限りの実験をすることでいろいろな物理法則を発見してきた、その流れを見せてくれているんでした。

ケプラーも天体の動きについて大きな発見をしました。

前回まとめた「ケプラーの第１法則」は、惑星の軌道の形は楕円で、太陽の位置は焦点のうちのひとつ、ということでした。

「ケプラーの第２法則」は、惑星が太陽の周りを回る速度についてです。

惑星が太陽の周りを回る速度は
・近日点に近づくにつれてだんだん速くなる
・近日点を通過する際にもっとも速い
・近日点から遠日点に向かってだんだん遅くなる
・遠日点を通過する際にもっとも遅い
・遠日点から近日点に向かってだんだん速くなる

地球も惑星なので、この法則に従います。ということは地球の速度も一定じゃないんですねー。もともと地球が動いているとは感じないけど、もし私たちに地球の公転の速さを感じる力があったら、「わーだんだん速くなってきたねー」なんて会話をするのでしょうか。ちょうど「だんだん日が長くなってきたねえ」とかっていうのと同じように。

ところでウィキペディアでは、ケプラーの第２法則について、違う表現が使われています。以下引用です。

惑星と太陽とを結ぶ線分が単位時間に描く面積（面積速度）は、一定である。

図にしてみるとこんな感じです。

太陽に近いところでの、地球の軌道30日分と太陽でできるピザひとかけ分の面積を a としました。

太陽から遠いところでも、同じく30日分の軌道と太陽でできるピザひとかけ分の面積は b としました。

ケプラーの第2法則によると、a と b の面積が一緒だということですね。そして30日分で切り取られたピザの面積は、どの部分でも常に一緒です。

高校の時に、何が言いたいのか全然わからなかったんですが、今見てみると意外とシンプル！そして観察から、天体がこんなふうに規則正しく動いていることを発見したケプラーさんってすごいって、今更ながら思います。この法則を発見した時はきっと嬉しかったんだろうなー。なんだか親しみまでわいてきてしまった。

「ケプラーの第３法則」は太陽から遠くにある惑星ほどゆっくり動いて、太陽のまわりを一周する時間が長くなる、です。

惑星は太陽の重力によって引きつけられているのだから、遠くに行くほど重力の力が弱まるから。。。？と思ったけど、重力が弱まることと、スピードが落ちることは関係ないような気もします。

重力については、ずばり「重力とはなにか」という本も並行して読んでいるので、その本の中に答えを見つけられるかも。

Ｅ＝ｍｃ２のからくり　エネルギーと質量はなぜ「等しい」のか