FANDOM


重力이란, 地球上에서 物體가 地面에 接近해 가는 現象이나, 그것을 일으킨다고 여겨지는 「」을 부르기 爲한 呼稱. 사람들이 날마다, 物件을 가졌을 때에 느끼고 있는 이른바 「무게」를 만들어 내는 原因. 物體가 다른 物體에 인기여 다투어지는 現象의 呼稱. 및(그 現象은《힘》이 일으키고 있다고 보는 境遇의) 그 「힘」에 對한 呼稱. 英語의 gravity (그라비티)의 머리 글자를 取하고, 一般的으로 G(지)라고 省略해지는 일이 있다. 다만, 物理學의 專門書나 敎科書에 對해서는, 地球의 重力은 小文字의 g, 萬有引力定數大文字의 G와 같이 區別된다.

槪說Edit

重力이라고 하는 表現은, 宇宙論等의 領域에서는 萬有引力과 同一로서 다루어지는 일이 있다. 地球上에 臨해서 論하고 있는 境遇는, 地球上의 物體에 對해서 일하는 地球의 萬有 引力과 地球自轉에 依한 遠心力과의 合力을 가리키고 있다. 또, 人工衛星과 같이, 地球의 自轉과는 無關係한 物體의 運動에 對해 論하고 있는 境遇는, 遠心力의 成分은 除外해 取扱하게 된다. 重力의 크기는, 單位 「(Gal)」를 利用해 나타낼 수 있다. 地球上에서 質量이 1 kg의 物體에 作用하는 重力의 힘이라고 하는 것은 約 9.8 N로 거의 一定한다. 하지만, 精密하게 調査해 보면 重力은 地球上의 場所에 依해, 或은 時間에 依해도 變化하고 있다.

歷史Edit

重力이나 무게에 關한 論議라고 하는 것은, 古代그리스의 게다가 初期의 段階로부터 行해지고 있던 形跡이 있다고 한다. 影響力의 컸던 것은 아리스토텔레스이다. 그는 「自然學」을 著述해, 物件의 運動等에 對해서도 體系的으로 論했다. 그의 宇宙觀에서는, 天界와 地上은 完全히 別世界이며, 天體는 에테르로 되어 있고, 地上의 物體는 4 元素로 되어 있다고 보았다. 그리고《무게》와《가벼움》이라고 하는 것은, 地上界에 있는 物體에 特有의 한 벌의 內在的인 性質이라고 본다. 古代그리스에서는, 코스모스(世界, 宇宙)의 中心으로 地球가 있다고 생각되고 있었으므로, 아리스토텔레스도 그렇게 생각하고 있었다(地球中心說). 아리스토텔레스에 있어서, 物件의 落下하는 것은 코스모스의 重心에 接近하는 것이어, 上昇하는 것은 코스모스의 中心으로부터 떨어져 가는 것을 意味했다. 《發火장소소》를 包含하는 것이《가벼움》을 내재 있어, 地中으로부터 멀어져 하늘로 向하고 싶어해, 돌 等에는《흙 元素》가 包含되어 있어《흙 元素》는 코스모스의 中心에 돌아가고 싶어하는 性質을 가지고 있다고 했다. 그《흙 元素》를 보다 많이 包含하고 있는 것이, 보다 큰《무게》를 內在하고 있다고 했다. 또 그 速度에 對해서는,《흙 元素》를 많이 包含하는 것이 빠르게 떨어진다, 로 했다. 아리스토텔레스의 宇宙觀의 延長上에 있다. 유럽中世의 사람들은, 以下와 같이 생각하고 있었다. 땅리스나 새等의 生物이 各各 巢穴이나 둥지라고 하는 本來의 位置를 가지고 있어 一時的으로 理由가 있고 거기를 떠나는 일이 있어도 結局 本來의 位置하러 돌아갈 것 듯이, 物件도, 各各의 性質에 따라 本來의 位置를 가지고 있다. 例를 들어 작은 돌은 그 本來의 位置를 땅에 가지고 있다. 炎은 그 本來의 位置를 天上에 가지고 있다. 例를 들면, 작은 돌을 空中에 던지면, 작은 돌은 本來의 位置로부터 떼어 놓아지게 되어, 작은 돌은 一旦은 抵抗을 나타내면서 위에 오르지만, 結局은 可能한 限 迅速하게, 그 本來의 위치인 땅으로 돌아오려고 한다. (太陽中心說이라고 하는 것은 一旦 아리스타르코스도 主唱하고 있었다고 여겨져는 하지만) 16 世紀에 유럽에서 코페르니쿠스(1473 - 1543)에 依해서 太陽中心說이 主唱되면, (그것이 빨리 받아 들여진 것은 아니지만) 萬若 이것을 받아 들였을 境遇, 아리스토텔레스的인《무게》《가벼움》의 槪念은 根底로부터 다시 생각하지 않을 수 없는, 이라는 것이 되었다. 코페르니쿠스는, 重力이라고 하는 것은, 各天體의 部分 部分이 球形이 되고 싶어해 一體化하려고 하는 自然的인 慾求한다로 했다. 한편《가벼움》이라고 하는 것은, 무게의 적은 物體가 가지는"偶有的性質"이라고 되었다.

重力을 說明하는 古典力學的理論」도 參照

프랑스데카르트(1596年-1650年)는, 저서 「哲學의 原理」(1644年)과 「世界論」(1633무렵부터 執筆, 死後 1656 刊行)에 두어 소용돌이설을 展開해 重力을 說明했다. 世界에는 에테르가 가득 차 있어 正確히 소용돌이에 나무 토막이 들이마셔 傳해지도록, 에테르에 소용돌이가 일어나면 그 소용돌이의 中心으로 物體는 끌어 들일 수 있는, 이렇게 해 物體는 地球에 끌어 들일 수 있다고 說明했다. 獨逸케프라(1571年-1630年)는, 重力이라고 하는 것은 닮은 것 같은 種類가 去來하는 힘(引力)이며, 이 引力은 조수가 가득 차 인귀로 말하는(의 變化의 周期와 聯動한다) 現象으로부터 推測하는에, 地球와 달과의 사이에도 作用하고 있고 보았다. 갈릴레이・Galilei(율리우스曆 1564年-太陽曆 1642年)는 무게와 落下의 速度와는 無關係한 것을 實驗으로 찾아냈다. 네델란드호이헨스(1629年-1695年)는 1669年부터 1690年에 걸쳐 데카르트의 소용돌이설을 檢討해 精密化했다. 라이프닛트도 소용돌이설이 流派를 이어받은 理解를 하고 있었다. 아이작크・뉴턴(1642 - 1727)은, 天體의 運動도 地上의 物體의 運動도 하나의 原理로 說明할 수 있다고 하는 說(萬有引力)을 「自然哲學의 數學的諸原理」로 發表했다. 天界와 地上의 區別이 除去해지고 있어 宇宙全域의 物體의 運動을 同一한 原理로 說明하고 있어, 地上의 gravity라고 하는 것도 萬有引力의 하나의 現象으로 되어 있다. 또(위에서도 말한) 호이헨스는, 遠心力의 公式을 發見했다. 地球의 自轉은 벌써 밝혀지고 있었으므로, 重力은 萬有引力 그 自體가 아니고, 萬有引力과 地球의 自轉에 依한 遠心力과의 合力이라고 하는 것이 되었다. 에른스트・마하(1838 - 1916)는, 慣性의 힘이라고 하는 것은 다른 物體와의 相互作用이라고 했다. 地球外의 回轉하지 않고에 그치고 있다, 卽, 地球에서 보면 超高速으로 回轉하고 있는 全宇宙와의 相互作用이 遠心力을 낳는다고 말했던 것이다(마하의 原理). 마하의 原理는, 알버트・아인슈타인一般相對性理論에 依해 體系化되었다. 一般 相對性理論에 依하면, 萬有引力도 慣性의 힘도 等價(等價原理)이며, 모두, 時空의 일그러짐에 依한 測地線의 變化이다. 但只, 萬有引力과 慣性의 힘과는 일그러짐의 原因이 다른 것에 지나지 않는다. 아인슈타인方程式에서는, 時空의 일그러짐의 根源은 質量이 아니고, 에너지運動量으로부터 되는 에너지・運動量 텐솔로 定해지는 것을 알 수 있다. 卽, 質量(에너지에 比例) 뿐만이 아니라 運動量도 時空을 비뚤어지게 하고 重力을 낳는다. 質量은 引力을 낳는데 對해, 運動量이 낳는 重力은, 引力도 斥力도 아닌 慣性系의 인 나무두리라고 하는 形態를 取한다. 慣性系의 인 나무두리는 自轉하는 블랙 홀에서 顯著하다. 慣性力도, 地球外의 全宇宙에 依한 慣性系의 인 나무두리로 說明할 수 있다고는 見解가 强하다. 다만, 아직도 近似計算만으로, 엄밀한 計算은 이루어지지 않았다. 素粒子物理學에서는, 重力은 自然界에 일하는 4살의 힘 中 하나로서 다루어지고 있어 電磁氣力, 弱한 힘, 强한 힘과의 統合이 試圖되고 있다. 하지만, 그 試圖가 잘 가는지 어떤지 確實하지 않다. 덧붙여 2010年에 암스테르담大學校 理論物理學院의 에릭・베르린드에 依해, 重力은 存在하지 않는다고 하는 說도 提唱되었다. 近來에는, 一般相對性理論으로의 重力을 量子化해, 료코 重力理論으로 하려고 하는 試圖도 되고 있다. 여기서의 重力이란, 萬有引力에 限定하지 않고, 慣性의 힘等도 包含한 重力의 意味이다. 量子化된 重力은 重力子라고 이름 붙여지고 있다.

地球表面의 重力値의 相違와 重力加速度Edit

槪說로 말한 것처럼, 같은 地球上에서도 場所에 依해서 重力의 크기(重力値)가 差異가 난다. 그것은 以下와 같은 理由로부터이다.

測定點의 標高가 場所마다 差異가 나는 것

周圍의 地形의 影響이 場所에 依해 差異가 나는 것

地球가 完全한 球形이 아니고, 回轉楕圓體와 같은 形狀을 하고 있는 것

自轉에 依한 遠心力이 緯度에 依해 差異가 나는 것

地球의 內部構造가 한결같지 않은 것

高度가 增加하면 緩慢하게 重力値가 減少해 가는 것으로 있지만, 그 減少의 程度라고 하는 것은 地表附近에서는 1 m 當 0.3086 mGal(미리갈) 程度이다. 다만 이것도 場所에 依해 1割程度의 變動은 있다. 2番째의 「地形의 影響」이라고 하는 것은, 險한 巨大한 山岳等의 기슭에서는, 山이 오름새의 引力(萬有引力)을 미치고 있는 것 等을 意味하고 있어, 山岳地帶에서는 이러한 影響은 數十 mGal에 이른다. 3番째의 地球의 內部構造(地下構造)에 起因하는 重力値의 過大나 過小를 重力異常이라고 말한다. 단지 重力加速度라고 했을 境遇는, 地球表面의 重力加速度를 意味하는 것이 많다. 重力加速度의 크기는, 緯度나 標高, 한층 더 嚴密하게 말하면 場所에 依해서 다르다. 지오이드上(標高 0)의 重力加速度는, 赤道上에서는 9.7799 m/s2와 가장 작아져, 北極, 南極의 極地方에서는 9.83 m/s2와 가장 커진다. 赤道와 極地方과의 差異의 主된 理由는 自轉에 依한 遠心力이지만, 自轉以外에도 地殼의 岩盤의 두께, 種類, 地球中心으로부터의 距離等에 依한 影響도 若干 받는다. 이 때문에, 重力을 精密하게 測定해, 標準的인 重力과 比較하는 것으로 地殼의 構造를 推定할 수 있다. 測定 手法에는 絶對重力測定相對重力測定이 있다. 國際度量衡會議에서는, 定數로서 使用할 수 있는 標準重力加速度의 값을 g = 9.80665 m/s2라고 定義하고 있다.

古典力學的인 重力의 說明Edit

重力이라고 하는 表現은, 宇宙論等의 領域에서는 萬有引力과 同一로서 다루어지는 일이 있는, 地球上에 臨해서 論하고 있는 境遇는, 地球上의 物體에 對해서 일하는 地球의 萬有引力과 地球自轉에 依한 遠心力과의 合力을 가리키고 있다. 또, 人工衛星과 같이, 地球의 自轉과는 無關係한 物體의 運動에 對해 論하고 있는 境遇는, 遠心力의 成分은 除外해 取扱하게 된다. 여기에서는 優先, 地球에 臨해서 論하기 爲해서 2番째의 意味로 說明해 간다. 덧붙여 文脈的으로 誤解받을 憂慮가 없는 境遇는, 萬有引力을 단지 引力이라고 하는 것이 많다. 이 기사에서는 電磁氣力等은 나타나지 않고 誤解받지 말고 있으리라들 , 萬有引力을 適當 「引力」이라고 부른다. 地球上에서는, 萬有引力과 遠心力의 合力이 重力이라고 여겨진다. 物體가 그 質量에 比例해 받는 힘이다. 物體가 받는 重力의 크기를, 그 物體의 「무게(重量)」라고 부르고 있다. 바꾸어 말하면, 「重力이란, 무게를 낳는 힘」이라고 생각하고 있는 것이 된다.

重力과 引力의 差異Edit

地球에 있어서의, 重力의 이미지引力이란, 다른 質量으로부터 받는 萬有引力이다. 重力이란, 그 引力과 慣性의 힘과의 合力이다. 地球表面의 境遇는, 引力은 地球로부터 받는 萬有引力, 重力은 그 引力과 地球의 回轉에 依한 遠心力과의 合力이다. 引力은, 地球가 球對稱은 아니기 때문에 嚴密하게는 아니지만, 거의 地球의 中心方向을 向한다. 그에 對한 重力은, 遠心力이 더해지기 爲해, 地球의 中心方向에서 若干 적도 가까이에(북반구라면 남 集合에) 어긋나 크기는 若干 작아진다. 慣性의 힘은 座標系에 依存하기 때문에, 重力도 座標系에 依存한다(引力은 座標系에 依存하지 않는다). 그리고, 基準이 되는 座標系는 때와 境遇에 依해 다르다. 通常은 地球의 自轉과 함께 움직이는 回轉系로 생각하지만, 탈 것안等에서는 탈 것의 座標系로 생각하기도 한다. 例를 들어 탈 것을 타 「G가 걸린다」라고인가 「重力이 걸린다」라고인가 말했을 境遇는, 탈 것의 座標系로 생각하고 있다. 한편, 天文學이나 宇宙開發에서는, 宇宙空間는 適當한 慣性系로 생각하는 것이 많다. 그러면, 慣性의 힘은 存在하지 않기 때문에, 重力라는 말을 引力과 같은 意味로 使用하게 된다. 例를 들어 人工衛星의 運動을 絶對座標로 說明하면, 「重力(=引力)이 求心力이 되고 回轉運動을 하고 있다」라고 된다. 或은, 暗默中에 極座標系로 생각해 「重力(=引力)과 遠心力이 平衡을 이루고 있다」라고 된다(極座標에서 생각하고 있으므로, 地球와의 距離가 變하지 않는 狀態가 낚시 사랑이다. 또, 여기서 말하는 遠心力과는 慣性力이 아니고, 座標系가 直交座標系가 아닌 것에 밤외관의 힘이다). 한편, 人工衛星의 座標系로 생각하면, 引力과 遠心力(慣性力)이 平衡을 이루고 있어 그 合力인 重力은 제로, 卽 無重力이다. 그러나 重力이 제로인지 어떤지는, 이와 같이 座標系에의 限으로, 無重力이라고 하는 말을 避해 「無重量」이라고 하기도 한다.

相對性理論Edit

仔細한 것은 「重力加速度」 및 「重力場」을 參照

相對性理論에 있어서는, 重力은 質量에 比例하는 힘이므로, 그 比例定數는 加速度의 次元을 가진다. 이것이 重力加速度이다. 重力以外의 힘이 없을 때는(自由落下), 모든 物體는, 質量 그 外의 屬性에 關係없이, 重力에 依해 重力加速度에 同一한 加速度를 받는다. 이것이 落體의 法則이다. 空間의 各 點에 있어서의 重力加速度는, 重力場을 構成한다. 一般相對性理論의 立場에서는, 重力場은 時空의 일그러짐 그 自體이다.

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Also on FANDOM

Random Wiki