人はなぜ地球の表面に立っていられるのか

サイエンスキッズ-001

ヒッグス

 2013年3月14日、欧州原子核研究機構(CERN)が、前年7月に発見した「ヒッグス

らしき」粒子は、ヒッグス粒子であるとの確信を深めたと発表した。ヒッグス粒子は

宇宙の物質が質量を持つ理由を解明するカギとなる粒子で、この時の発表はワイド

ショーやニュースのトップで報じられたのでご存知の方が多いと思います。

今回のニュースを見て、改めて人が地球の表面にとどまっていられる理由を整理してみ

ました。

1.地球の引力の強さで人は地表にくっついている。

 ニュートンは「すべての物に引力があり、その力は質量が大きいほど大きい」という

万有引力の法則を見出しました。この法則では地上の物体は、地球との間で引っ張り

合う引力が働いています。同じ物体同士なら引き合う力は同じですが、地球は人より

質量が極端に大きいので引く力が強い。このため、人は地球に引っ張られて地表にく

っつけられているのです。ですから、地球に引っ張られる引力より強い力が働かない

と、持ち上げられたり、空を飛べるようにはなれないのです。ところで、引力がなぜ

あるのかということになるとまだ分かっていません。

2.人に質量があるから地球の引力の影響を受ける。

 人には質量(重さ)があるから引力があります。人の質量がゼロであれば引力がな

いので、地上にとどまらず宇宙空間を飛び続けます。どうして物質には質量があるの

か?この理由がヒッグス粒子の存在なのです。

同粒子は宇宙誕生の100億分の1秒後に、全ての真空を満たすように宇宙全体に広が

って「ヒッグスの海」を作りました。これが抵抗となって、宇宙誕生の時に生まれた

各種素粒子は動きが鈍くなり質量が生まれました。質量を与えられた素粒子はお互い

に引き合って結びつき、原子や分子となり、私たち人間も含めて、全てのものを形作

っているのです。ちなみに、光は質量が無くヒッグス粒子の抵抗を受けないので、と

どまらずに光速で飛んでいます。

3.地球は自転しているので外向きの遠心力が働いているけど大丈夫。

 地球の自転速度を考えてみます。地球一周の長さは約4万kmです。24時間で一周し

ますから、4万km÷24時間=1,667km(km/h)です。音速が1,200km/hだから音

速を超えるスピードで自転しています。遠心力で振り落とされないのは、引力の力

で地表にくっついて、地球と同じスピードで回っているからです。このため、自転に

よる外向きの遠心力は私たちに影響を与えません。

<まとめ>

 人はヒッグス粒子により質量(重さ)を与えられました。質量があるものは地球との

間で引き合う引力という力が働きます。質量が大きいほど引力が強いので、人は地球に

引かれて張り付いています。これが地表にいられる理由です。

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