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無題 [ RES ]
ふかし 2008/08/02(土) 11:03
はじめまして
どうしてもわからないことがあるので教えていただけると有り難いのです。

われわれの銀河系と質量や組成は同じだが、その中でできる恒星はすべて太陽と同じ質量のものだけである。そのような銀河はどのような進化のみちすじをたどると予想されるか。

という問題です。よろしくお願い致します。
Re:無題
ねこんた 2008/08/03(日) 00:19
はじめまして
どこかで見かけたような問題です、夏休みの宿題とかなんでしょうか？
とはいえ　面白い問題なのでとりあえず私なりの回答です。

まず恒星の進化について
太陽質量程度の恒星は主系列星として誕生するとＧ型星という表面温度６０００度弱の恒星になります。その色は黄色です。
Ｇ型星の進化は中心部でおこる核融合反応で水素がヘリウムに変わります。中心部にヘリウムがたまると膨張して赤色巨星になります。しかしヘリウムがそれより重い炭素や酸素にかわることはありません。
最後には周囲にガスを放出して白色矮星になります。ガスが放出された状態を惑星状星雲といいます。白色矮星が冷えると黒色矮星になります。
太陽の絶対等級は５．８等星で普通の星ですが、実際には太陽周辺の１００個の恒星のなかでは１０番目（程度）に明るい恒星です。つまり９０％は太陽より暗い恒星ということになります。

太陽と同じ恒星しかできない銀河では、恒星の色はすべて黄色になります。青い星や赤い星はできません。黄色い銀河ですね。恒星数は暗い星がない分われわれの銀河よりかなり少ないはずです。
１００億年近くたつと赤色巨星になってきます。皆同じ質量なので進化速度も同じです。新しい星もできるとは考えられますがその頻度は我々の銀河より少ないはずです。それは太陽程度の星は超新星にならないからで、超新星爆発によって星間ガスが圧縮されないからです。
銀河全体は最初の恒星が老いて１００億年ほどで赤くなり次々にガスを放出します。惑星状星雲だらけになります。
放出されたガスやまだ恒星になっていない星間ガスから第２世代の新しい恒星もできますが、それらの恒星に地球のような惑星ができることはありません。炭素や酸素、珪素やそれ以上の重元素は太陽質量の数倍以上の恒星の中心でできて、超新星爆発によって周囲にまき散らされるので、超新星にならない太陽では岩石惑星をつくる元素が存在しません。できたとしても木星のようなガス惑星しかありません。惑星が衛星をもつこともないでしょう。水素やヘリウムは岩石惑星や月のように小さくまとまることができません。
そのような銀河では、われわれが知るような炭素を基本にした生命も誕生しません。水素とヘリウムしか元素がないからです。
２００億年もたつと最初にできた恒星はすべて白色矮星か黒色矮星になっていて、それ以後に誕生する恒星数が少ないのですから銀河は初期の頃よりずっと暗くなっているでしょう。

Re:無題
ねこんた 2008/08/03(日) 00:29
われわれの銀河には中心に超巨大ブラックホールがありますが、仮想の銀河にはそのようなブラックホールはできるのでしょうか。
私は詳しくわかりませんが、太陽質量の恒星しかできなくても、恒星密度の高い銀河中心部では恒星同士が合体して質量が大きくなりやがては大きな恒星に成長し、超新星爆発→ブラックホール　ということはあると思います。そう言う意味では水素とヘリウム以外の元素もほんの少しだけできそうです。しかしそれはあくまで銀河中心の限られた空間だけのことで、中心から千光年も離れるとそんなことはおきそうにありません。まして中心から数万光年離れた太陽系近傍では皆無でしょう。

Re:無題
ふかし 2008/08/03(日) 21:54
ねこんた様
ありがとうございました。なるほどと思える回答で本当に助かりました。
またわからないことがあれば質問させて頂きます。


惑星の運動なんですが… [ RES ]
yama 2008/07/28(月) 21:44
はじめまして、惑星の運動について勉強しているんですが、どうしてもわからなくて…
もしよろしければ、教えてください！
地球を中心とみたとき、恒星の運動と惑星の運動ではどのように違うのでしょうか？
また地球中心説における搬送円と周転円はどのような関係があるのでしょうか？
Re:惑星の運動なんですが…
ねこんた 2008/07/29(火) 00:12
はじめまして
まず古代の人々は地球が太陽の周りを回っているなどということは知りませんし、もし地動説を習わなければ今でも私たちは天動説（地球中心説）のままかもしれません。
つまり、地動説を知らない古代人が恒星と惑星をどう見分けていたかを知れば質問の回答になると思います。
夜空には星がありますが、そのほとんどは恒星です。恒星は非常に遠くにあるのでもし動いていたとしても、その動きは緩慢で人の一生程度の時間ではその動きを知ることは出来ません。つまり恒星は天球（実際には存在しませんが、空をおおっている超巨大ドームがあると考えたときのドームのこと）に張り付いた光の点です。古代人はドームに穴が開いていてその向こうの天国の火が見えているのだと考えたりしていました。
天球は毎日１回転します。実際には地球が自転しているのですが、古代人はそんなことは知りませんから天球（ドーム）がガラガラと回転しているのだろうと考えていました。つまり恒星は天球に張り付いているのですから、恒星と恒星の位置関係は変わりません。星座の形がいつでも同じなのは恒星が天球に張り付いているからです。恒星＝星座を作る星　ということになります。

ところで古代人は恒星でない星を７個知っていました。これが惑星です。星座を作る恒星ではなく、星座の中を動くように見える星です。７個は太陽・月・水星・金星・火星・木星・土星です。
たとえば火星は昨日と今日では星座の中の位置はほとんど変わりませんが、１０日も見ていると星座の中を移動しているのがわかります。また今なら木星が射手座の方向に見えますが、来年の今頃には山羊座へ動きます。このように星座の中を移動する星を「惑星」と言います。古代には太陽も月も地球の周りをまわる惑星でした。

惑星の動きは地球から見ると不可解です。だいたいは星座の中を西から東に向かってゆっくり動きますが、ときに東から西に動くようにみえることがあります。西から東に向かって（今の木星なら射手座から山羊座に向かって）動くときを「巡行」　東から西に向かって動く時を「逆行」といいます。
ＢＣ４世紀のアリストテレスは、宇宙は完全な等速円運動だと説きました。惑星は常に地球の周りを完全な円運動で動いているということです。アリストテレスはたくさんの科学的実績もあったので誰も彼を疑うことをしなくなりました。しかし等速円運動で巡行と逆行を説明することはできません。

そこで２世紀のプトレマイオスが、地球の周囲を等速円運動でまわる導円（搬送円のことですが最近の教科書では一般的表現ではなく「導円」と書きます）と、導円の周りを等速円運動で回る周転円を考えました。惑星は周転円上にあり、周転円上を動きながら導円上を回ると考えました。
自転車の車輪の中心にいる人からタイヤを見ればこれが導円、タイヤにコンパスの針を刺して、そこで車輪を回しながら、コンパスも回して円を描くと、コンパスの先についた鉛筆が描く軌跡が惑星の動きです。
これなら、２個の等速円運動を組合わせて巡行と逆行を説明することが出来ます。

プトレマイオスはさらに発展させ、導円の中止を地球から少しずらせた「エカント」という位置を考えました。それでないと惑星の動きを完全に説明することができなかったからです。
実際にはエカントでも惑星の動きを説明するのは不可能なのですが、予報と実際の惑星位置の差はごくわずかなので１３００年もプトレマイオスの理論は正しいとされました。その後コペルニクスが地動説を唱えましたが、コペルニクスの地動説でも等速円運動を用いている限りその差は生じます。コペルニクス理論がプトレマイオス理論より優れていたわけではありません。１７世紀になって、ガリレオが地動説の証拠となる金星の満ち欠けを発見し、惑星の位置予報に差が生じる原因をケプラーが突き止め「ケプラーの法則」を発見するまで、地動説を信じない人がいたのはむしろ当然だったのかもしれません。


潮の満ち引き [ RES ]
スター 2008/07/21(月) 20:05
ご無沙汰しております。

1、潮干狩りといえば5月のゴールデンウィークが良いようですが、最高なのはこの時期だけなのでしょうか？潮の満ち引きは、地球と太陽と月の並ぶ順番によって変わってくると習ったのですが、例えば、新月になるときなど、1年に何回もありますよね。なぜ、5月が良いのでしょうか？

2、太平洋側と日本海側を比べると干満の差は、太平洋側のほうがずっと大きいようです。海はずっとつながっているのに、なぜ違いが出るのでしょうか？

以上よろしくお願いします！
Re:潮の満ち引き
ねこんた 2008/07/23(水) 00:54
太平洋側と日本海側で干満に差が出ることについて
満潮になるということはどこかから海水がやってこないといけません。しかし日本海のように周囲を陸で囲われた海では、海水の進入路が狭いので海水が対馬海峡・津軽海峡・間宮海峡から流入しきる前に干潮の時間になってしまいます。
同じことは瀬戸内海や地中海にもいえます。瀬戸内海では流れ込む水や出て行く水が鳴門の渦潮になります。

干潮（引き潮）と満潮（満ち潮）の差が大きいほど、潮間帯（ちょうかんたい：干満の差によってできる地域　要するに貝のとれる砂浜）は広くなります。つまり干満の差が大きいほど潮干狩りには適しています。
干満の差は次のおおまかに次の３要素で決まります。
１．地球の自転による遠心力
２．太陽の潮汐力
３．月の潮汐力
遠心力が最も作用するのは地球の赤道方向です。ただし遠心力だけでは潮汐の変化は生じません。
地球と太陽の距離はほとんど変わりませんから、太陽が地球に与える潮汐力は同じと考えてもかまいません。しかし太陽が赤道上空にある春分と秋分に近い時期は遠心力と合力されるので干満の差も大きくなります。
月と地球は共通重心の周囲を公転しています。その共通重心は地球の内部にあります。つまり地球は自転していますが、１ヶ月周期で月の周りを公転しているともいえます。この共通重心が太陽の方向にある（つまり月と太陽が同じ方向：新月）と大潮（最大の満潮）になります。それから徐々に潮が引きはじめ６時間後に干潮になります。これは春でも秋でも同じです。

回答としては何か抜けている部分があるように思えます。春というか５月頃の条件が良い理由があると思うのですが・・・少し時間をください。
まさか・・５月は貝が大きく成長するってわけでもないと思いますが・・・

Re:潮の満ち引き
スター 2008/07/24(木) 15:37
ありがとうございます。
もしかしたら、「気候がいいから」かもしれませんね！

Re:潮の満ち引き
春夏秋冬 2008/07/27(日) 10:12
おはようございます。 おじゃまします。
ちよっと、覗きましたら、潮汐についての質問があり、ねこんた先生を差し置くようで躊躇もあったのですが、
木曜の書き込み以来、そのままのようなので、ちよっと、書かせて頂こうかなと .... すみません。

春から初夏にかけてが潮干狩りの好シーズンなのは、気候的にアウト・ドアを楽しむのに good season と云うことはあると思いますが、これは、春から夏にかけて、昼間の引き潮が大きい「昼潮」になるからです。

日本の緯度辺りでは（北緯35°として）、大潮の時、1日に2回、それぞれ干潮（引き潮）・満潮（満ち潮）がありますね。
朝に満ちて（満潮）、昼に引いて（干潮）、夕方に満ちて、夜中に引いて、の各2回、都合4回です。
潮の干満は、月と太陽の潮汐力によって引き起こされますね。
この時、地球・月・太陽の並びが、地球−月−太陽の時（つまり、新月の時）と、月−地球−太陽の時（満月の時）に、潮汐力は一番大きくなります。 そうすると、地球が月や太陽に面している側で潮汐力が一番大きく作用して、海面が膨れることになりますね。 この時、地球のその面は、昼（正午）か夜中（正子）ですね。 つまり、理屈では、昼に満潮となることになる。 先ほどの説明とは逆です。

これは、物体の慣性や海水（流体）の抵抗によって、力は作用しても、そぐには海水は動かず、動き出す（この場合は膨れる）までに時間がかかるからです。 丁度、うまい具合に、6時間ほどのタイム・ラグで膨れる。 昼から6時間経つと、夕方になっていて、夕方に満ち潮となると云う次第です。 だから、大潮の時、日本のような中緯度辺りでは、「朝に満ちて（満潮）、昼に引いて（干潮）、夕方に満ちて、夜中に引いて」のリズムとなる。
cf. 高緯度や赤道辺りでは、潮汐のリズムはちよっと違ってくると思いますが、詳細には、知りません。 すみません。
cf. 日本海の沿岸では、干満差はずっと小さくなって、潮干狩りは出来ません。 これは、ねこんたさんの解説の通りです。

さて、大潮の時、昼と夜に引き潮となるのですが、天文的には、夏至の頃は（地球の北半球が太陽に向かって傾いている）、昼の引き潮の方が夜の引き潮より大きくなります。 潮汐力は黄道面（≒白道）で一番大きく作用しますので（*）、そして、黄道面（≒白道）の方に傾いているので、作用が大きくでる。 反対に、夜は、黄道面よりも距離的に遠くなるので作用が小さくなる。 ですので、夏は、昼に引きの大きい昼潮となり、冬は（夏の反対で）、夜に引きの大きい夜潮となる。
（*） 此処んところ、ねこんたさん、間違っていないですよね？

春と秋が分岐点で、春〜夏〜秋の頃が昼潮で、秋〜冬〜春の頃が夜潮となります。
一方、気象の影響もあって（これを、気象潮といいます）（読みは、「きしょうちょう」となっていますが、紛らわしいので、個人的には「きしょうしお」と読んでいます）、夏は海水温が高くなり、海水は膨張し、海面を押し上げます。
もう一つ、夏には、太平洋に高気圧が張り出します。 高気圧は海面を押し、水位を下げるように作用します。
つまり、.... 下からは突き上げられ、上からは押さえられて、その差は小さくなります。
（中間管理職は、自由裁量の幅が小さく、つらいのです。。。。。。？？？？？ （笑））

天文的潮汐では、夏は昼潮で干満差も一番大きいことになるのですが、一方、気象潮により、干満差はそれ程大きくならず、潮干狩りの時（引き潮の時）、あまり引かないことになります。
それに、太陽の高い夏の昼間に、干潟を這いずり回るのは辛いもの。
そんな訳で、6月辺りからは、下火になるのでないでしょうか。
（千葉の三番瀬では6月で終了ですが、横浜の海の公園では7月末までやっているようです）

春になると、それまで夜潮のから昼潮に変わってくる。 引き潮の時、遠くまで引くようになる。
気候もよくなる。 5月の連休は潮干狩りに好シーズンとなる。
6月になると、梅雨の季節になり、雨も多くなる。
また、気象潮で、引きの潮位も高くなり、見かけ上、引きも小さくなる。
それで、桜の咲く春の頃か初夏にかけてが、潮干狩りには一番のシーズン。

こう云うことだと、私は理解しているのですが、参考になれば参考にして下さい。

Re:潮の満ち引き
ねこんた 2008/07/27(日) 17:54
春夏秋冬さん
詳しい解説をありがとうございます。自分の中で、なにか抜けていると思っていたのですが「昼潮」でした。昼間に大きな引き潮になれば潮干狩りもしやすいのですね。

やはり初夏の頃が貝も大きく成長しているようです。
しかし潮間帯が数キロメートルになるところだとかえって潮干狩りは難しいらしいです。満ち潮になると数キロメートルを逃げて戻らないといけないからです。

ここ数日　外出していてネットできる環境ではありませんでした。自分のなかで宿題にしていたのに解決した訳じゃなかったので、先ほど帰宅したところ春夏秋冬さんの解説があって助かりました。その通りだと思います。

Re:潮の満ち引き
スター 2008/07/28(月) 19:06
春夏秋冬さん、ねこんたさん、ありがとうございました。
すごいですね。
ただ満ち潮と引き潮のことしか考えていなかったのですが、時間も関係していたんですね。
しかもそれにはしっかりとした理由が・・・。
大変勉強になりました！




 
 

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