地球の北極点から赤道までの距離は約1万キロなのはなぜですか? またちょうどではない理由を教えてください。 地学 ・ 2, 801 閲覧 ・ xmlns="> 25 例えば、ヤード・ポンドが人体を基準に作られたように、 メートル法は地球を基準に作られました。 国際的な単位として 「北極点から赤道までの距離ならどこでも変わらないからいける! 」 と、考えられていたのですが… 近年の科学の発達により地球に歪みが有ることが分かり、 又、北極点自体も少しずつ動いている事が分かったので 地球を原器として使う事は出来なくなりました。 現在は、「光がX秒(何秒か忘れた)に動く距離」が、メートルの基準になっています。 まだ光は我々の中で歪んでいませんから。 とまあ、このような事情で昔のメートルと今のメートルは少し長さが違うのできっちり1万メートルではないのです。 2人 がナイス!しています ThanksImg 質問者からのお礼コメント なるほど 細かい数字はともかく 理解できました ありがとうございますm(__)m お礼日時: 2015/7/30 13:58
アジアやヨーロッパを旅することはあっても、南極まで旅行してみようと考える方は多くはないはず。もしかすると「南極 = 一般人は立ち入れない場所」というイメージを持っている方もいるかもしれませんね。 確かに南極への立ち入りは条約によって制限されていますが、一般人も入ることができます。しかし、そもそも南極までどうやって行けば良いのかご存知ない方も多いのでないでしょうか? そこで本記事では、南極までの渡航手段やルートなどを中心に、事前に準備しておくべき物やあまり知られていない「確認申請手続き」の詳細に至るまで詳しくご紹介します。 1 そもそも南極は何処にあるのか? 日本からは途方も無いくらい遠くにあるように感じる南極。 そう感じるのも無理はありません。南極は、地球の最も南にある約1400万km 2の巨大な 大陸で、日本から14, 000kmも離れています。しかもこれはあくまで直線距離のお話。 日本から直接南極まで行くことはできないため、飛行機や船舶の乗り継ぎを考えると、南極に到着するまで途方も無い距離を移動しなければならないわけです。 南極が物凄く遠くにあるように感じる、という感覚はあながち間違ってはいません。 また南極が位置するのは南半球であるのに対して、日本が位置しているのは北半球。そのため日本が冬の時、南極は夏、といった具合に季節も正反対になります。 2 南極への主な行き方は2パターン 地球の最も南に位置し、日本からは14, 000kmの離れた場所にある南極。 日本から南極まで行くことを考えるとかなり遠いことは確かですが、実際、観光目的で訪れる方もたくさんいます。では具体的にどのようなルートと渡航手段を使えば良いのでしょうか?
以前、 このブログ記事 で「飛行機でたった11km地球からはなれただけで人間が生きてゆくことが出来ないほどの環境変化が起こる」と書きました。垂直方向に11km以下、ということと対比して、今回は水平方向の話をしましょう。 まず、地球の大きさについて。地球の赤道半径は6, 378kmとされています。「赤道」とついているのは地球が完全な球ではなく、赤道の周の部分が膨らんだ回転楕円体に近い形をしているからだそうです。 さて、地表で生活する我々の感覚からすると縦方向より横方向の広がりが気になります。地球の半径から周囲長を計算してみましょう。2×3.
Pole to Pole Run (北極から南極まで) 一ヶ月ほど前にパリから上海までマラソンで走る羽鳥兼一さんの 『チャレンジユーラシアマラソン』についてご紹介させて頂きました。走行距離は15000KMを一年かけて走行される予定ですが、8月3日現在で約1300KM、スロバキアあたりのようです。 さて今回はこれにも負けないマラソンランナーを紹介したいと思います。北極から南極まで毎日80KM以上(フルマラソン二回分)を走り続けている人がいます。その人はPat Farmerというシドニー生まれのオーストラリア人で2001〜2010年まで自由党選出の下院の国会議員を務めていたこともあります。 彼のウルトラ長距離マラソンランナーとしてのキャリアーは昨日始まったものではありません。1993年まだ無名の頃、初めてトランスアメリカロードレースに出場して2位になりました。1998年にはシドニータワー(当時南半球で一番高いタワー)の階段を24時間走行し続け(上がったり下がったり)ました。それはエベレストに一日でマラソンで登ったのと同じ高さになりました。 1999年にはトータル10の国際記録を残しました。その中には10000kmを121日で走破する世界新記録や、オーストラリアを(14, 662.
新型コロナウイルスの感染拡大防止のため、一部店舗・施設で営業時間の変更・休業などが行われている場合があります。最新情報は公式サイト・SNSなどをご確認ください。 南極へ行く前に知っておきたいポイント! 南極はどんなところ?
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2. 4 等電位線(等電位面) 先ほど、電場は高電位から低電位に向かっていると説明しました。 以下では、 同じ電位を線で結んだ「 等電位線 」 について考えていきます。 上図を考えてみると、 電荷を等電位線に沿って運んでも、位置エネルギーは不変。 ⇓ 電荷を運ぶのに仕事は不要。 等電位線に沿って力が働かない。 (等電位線)⊥(電場) ということが分かります!特に最後の(等電位線)⊥(電場)は頭に入れておくと良いでしょう! 2. 5 例題 電位の知識が身についたかどうか、問題を解くことで確認してみましょう! 問題 【問】\( xy \)平面上、\( (a, \ 0)\) に電荷 \( Q \)、\( (-a, \ 0) \) に電荷 \( -Q \) の点電荷があるとする。以下の点における電位を求めよ。ただし無限を基準とする。 (1) \( (0, \ 0) \) (2) \( (0, \ y) \) 電場のセクションにおいても、同じような問題を扱いましたが、 電場と電位の違いは向きを考慮するか否かという点です。 これに注意して解いていきましょう! それでは解答です! (1) 向きを考慮する必要がないので、計算のみでいきましょう。 \( \displaystyle \phi = \frac{kQ}{a} + \frac{k(-Q)}{a} = 0 \ \color{red}{ \cdots 【答】} \) (2) \( \displaystyle \phi = \frac{kQ}{\sqrt{a^2+y^2}} \frac{k(-Q)}{\sqrt{a^2+y^2}} = 0 \ \color{red}{ \cdots 【答】} \) 3. 確認問題 問題 固定された \( + Q \) の点電荷から距離 \( 2a \) 離れた点で、\( +q \) を帯びた質量 \( m \) の小球を離した。\( +Q \) から \( 3a \) 離れた点を通るときの速さ \( v \)、および十分に時間がたった時の速さ \( V \) を求めよ。 今までの知識を総動員する問題です 。丁寧に答えを導き出しましょう!
等高線も間隔が狭いほど,急な斜面を表します。 そもそも電位のイメージは "高さ" だったわけで,そう考えれば電位を山に見立て,等高線を持ち出すのは自然です。 ここで,先ほどの等電位線の中に電気力線も一緒に書き込んでみましょう! …気付きましたか? 電気力線と等電位線(の接線)は必ず垂直に交わります!! 電気力線とは1Cの電荷が動く道筋のことだったので,山の斜面を転がるボールの道筋をイメージすれば,電気力線と等電位線が必ず垂直になることは当たり前!! 等電位線が電気力線と垂直に交わるという事実を知っておけば,多少複雑な場合の等電位線も書くことができます。 今回のまとめノート 電場と電位は切っても切り離せない関係にあります。 電場があれば電位も存在するし,電位があれば電場が存在します。 両者の関係について,しっかり理解できるまで問題演習を繰り返しましょう! 【演習】電場と電位の関係 電場と電位の関係に関する演習問題にチャレンジ!... 次回予告 電場の中にあるのに,電場がないものなーんだ? …なぞなぞみたいですが,れっきとした物理の問題です。 この問題の答えを次の記事で解説します。お楽しみに!! 物体内部の電場と電位 電場は空間に存在しています。物体そのものも空間の一部と考えて,物体の内部の電場の様子について理解を深めましょう。...
電場と電位。似た用語ですが,全く別物。 前者はベクトル量,後者はスカラー量ということで,計算上の注意点を前回お話しましたが,今回は電場と電位がお互いにどう関係しているのかについて学んでいきましょう。 一様な電場の場合 「一様な電場」とは,大きさと向きが一定の電場のこと です。 一様な電場と重力場を比較してみましょう。 電位 V と書きましたが,今回は地面(? )を基準に考えているので,「(基準からの)電位差 V 」が正しい表現になります。 V = Ed という式は静電気力による位置エネルギーの回で1度登場しているので,2度目の登場ですね! 覚えていますか? 忘れている人,また,電位と電位差のちがいがよくわからない人は,ここで一度復習しておきましょう! 静電気力による位置エネルギー 「保存力」というワードを覚えていますか?静電気力は,実は保存力の一種です。ということは,位置エネルギーが存在するということになりますね!... 一様な電場 E と電位差 V との関係式 V = Ed をちょっとだけ式変形してみると… 電場の単位はN/CとV/mという2種類がある ということは,電場のまとめノートにすでに記してあります。 N/Cが「1Cあたりの力」ということを強調した単位だとすれば,V/mは「電位の傾き」を強調した単位です。 もちろん,どちらを使っても構いませんよ! 電気力線と等電位線 いま見たように,一様な電場の場合, E と V の関係は簡単に計算することが可能! 一様な電場では電位の傾きが一定 だから です。 じゃあ,一様でない場合は? 例として点電荷のまわりの電場と電位を考えてみましょう。 この場合も電位の傾きとして電場が求められるのでしょうか? 電位のグラフを書いてみると… うーん,グラフが曲線になってしまいましたね(^_^;) このような「曲がったグラフ」の傾きを求めるのは容易ではありません。 (※ 数学をある程度学習している人は,微分すればよいということに気付くと思いますが,このサイトは初学者向けなのでそこまで踏み込みません。) というわけで計算は諦めて(笑),視覚的に捉えることにしましょう。 電場を視覚的に捉えるには電気力線が有効でした。 電位を視覚的に捉える場合には「等電位線」を用います。 その名の通り,「 等 しい 電位 をつないだ 線 」のことです! いくつか例を挙げてみます↓ (※ 上の例では "10Vごと" だが,通常はこのように 一定の電位差ごとに 等電位線を書く。) もう気づいた人もいると思いますが, 等電位線は地図の「等高線」とまったく同じ概念です!
2 電位とエネルギー保存則 上の定義より、質量 \( m \)、電荷 \( q \) の粒子に対する 電場中でのエネルギー保存則 は以下のように書き下すことができます。 \( \displaystyle \frac{1}{2}mv^2+qV=\rm{const. } \) この運動が重力加速度 \( g \) の重力場で行われているときは、位置エネルギーとして \( mg \) を加えるなどして、柔軟に対応できるようにしましょう。 2. 3 平行一様電場と電位差 次に 電位差 ついて詳しく説明します。 ここでは 平行一様電場 \( E \)(仮想的に平行となっている電場)中の荷電粒子 \( q \) について考えるとします。 入試で電位差を扱う場合は、平行一様電場が仮定されていることが多いです。 このとき、電荷 \( q \) にはクーロン力 \( qE \) がかかり、 エネルギーと仕事の関係 より、 \displaystyle \frac{1}{2} m v^{2} – \frac{1}{2} m v_{0}^{2} & = \int_{x_{0}}^{x}(-q E) d x \\ & = – q \left( x-x_{0} \right) \( \displaystyle ⇔ \frac{1}{2}mv^2 + qEx = \frac{1}{2}m{v_0}^2+qEx_0 \) 上の項のうち、\( qEx \) と \( qEx_0 \) がそれぞれ位置エネルギー、すなわち電位であることが分かります。 よって 電位 は、 \( \displaystyle \phi (x)=Ex+\rm{const. } \) と書き下すことができます。 ここで、 「電位差」 を 「二点間の電位の差のこと」 と定義すると、上の式より平行一様電場においては以下の関係が成り立つことが分かります。 このことから、電位 \( E \) の単位として、[N/C]の他に、[V/m]があることもわかります! 2. 4 点電荷の電位 次に 点電荷の電位 について考えていきましょう。点電荷の電位は以下のように表記されます。 \( \displaystyle \phi = k \frac{Q}{r} \) ただし 無限遠を基準 とする。 電場と形が似ていますが、これも暗記必須です! ここからは 電位の導出 を行います。 以下の電位 \( \phi \) の定義を思い出しましょう。 \( \displaystyle \phi(\vec{r})=- \int_{\vec{r_{0}}}^{\vec{r}} \vec{E} \cdot d \vec{r} \) ここでは、 座標の向き・電場が同一直線上にあるとします。 つまりベクトル量で考えなくても良いということです(ベクトルのままやっても成り立ちますが、高校ではそれを扱うことはないため省略)。 このとき、点電荷 \( Q \) のつくる 電位 は、 \( \displaystyle \phi(r) = – \int_{r_{0}}^{r} k \frac{Q}{r^2} d r = k Q \left( \frac{1}{r} – \frac{1}{r_0}\right) \) で、無限遠を基準とすると(\( r_0 ⇒ ∞ \))、 \( \displaystyle \phi(r) = k \frac{Q}{r} \) となることが分かります!
これは向き付きの量なので、いくつか点電荷があるときは1つ1つが作る電場を合成することになります 。 これについては以下の例題を解くことで身につけていきましょう。 1. 4 例題 それでは例題です。ここまでの内容が理解できたかのチェックに最適なので、頑張って解いてみてください!