柵(しがらみ)なき重力論

自由に重力論を展開します。

深宇宙探査機の帰還後

深宇宙探査機の帰還後、フライトレコーダを調べてみました。

深宇宙探査機は本当に1万光年の彼方に行っていたのでしょうか。

 

地球からの距離が x であったとして、そのときの速度が v であったとすると、深宇宙探査機から見た地球からの距離 x' は、
 x'=x×\sqrt{1 - v^2} (式1)
に縮んで見えていたはずです。

深宇宙探査機の速度は、
 \displaystyle v(t) = \frac{a×t}{\sqrt{1 + (a×t)^2}} (式2)
です。

これを、地球からの距離 x にいたときの速度を表す式に変換してみましょう。

深宇宙探査機の軌道は、
 (x + (1 / a))^2 - t^2 = (1 / a)^2
でしたから、t に関する式にすると、
 (x + (1 / a))^2 - t^2 = (1 / a)^2
 x^2 + 2×(1 / a)×x + (1/a)^2 - t^2 = (1 / a)^2
 x^2 + 2×(1 / a)×x - t^2 = 0
 x^2 + 2×(1 / a)×x = t^2
 t = \sqrt{x^2 + 2×(1 / a)×x} (式3)
です。

これを式2に代入して、

 \displaystyle v(t) = \frac{a×t}{\sqrt{1 + (a×t)^2}}

 \displaystyle v(x)= \frac{a×\sqrt{x^2 + 2×(1 / a)×x}}{\sqrt{1 + (a×\sqrt{x^2 + 2×(1 / a)×x})^2}}

 \displaystyle = \frac{\sqrt{a^2×x^2 + 2×a×x}}{\sqrt{1 + (\sqrt{a^2×x^2 + 2×a×x})^2}}

  \displaystyle = \frac{\sqrt{a^2×x^2 + 2×a×x}}{\sqrt{1 + (a^2×x^2 + 2×a×x)}}

  \displaystyle = \frac{\sqrt{(1 + a×x)^2 -1}}{\sqrt{(1 + a×x)^2}}

  \displaystyle = \frac{\sqrt{(1 + a×x)^2 -1}}{1 + a×x} (式4)

 です。

 式1を使って、深宇宙探査機から見た地球からの距離 x' にすると、

 x'=x×\sqrt{1 - v^2}

 \displaystyle x'=x×\sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{(1 + a×x)^2 -1}}{1 + a×x}\right)^2}

 \displaystyle x'=x×\sqrt{1 - \frac{(1 + a×x)^2 -1}{(1 + a×x)^2}}

 \displaystyle x'=x×\sqrt{\frac{(1 + a×x)^2-((1 + a×x)^2 -1)}{(1 + a×x)^2}}

 \displaystyle x'=x×\sqrt{\frac{1}{(1 + a×x)^2}}

 \displaystyle x'=x×\frac{1}{1 + a×x}

 \displaystyle x'=\frac{x}{1 + a×x} (式5)

です。案外簡単な式になりました。

ちょっと変形し、

 \displaystyle x'=\frac{x}{1 + a×x}

 \displaystyle =\frac{a×x}{a×(1 + a×x)}

 \displaystyle =\frac{1+a×x-1}{a×(1 + a×x)}

 \displaystyle =\frac{1+a×x}{a×(1 + a×x)}-\frac{1}{a×(1 + a×x)}

 \displaystyle x'=\frac{1}{a}-\frac{1}{a×(1 + a×x)} (式6)

となります。

式6からわかることは、地球から深宇宙探査機の距離が x が無限大に近づくと、深宇宙探査機から見た地球からの距離 x'1/a に近づくということです。

深宇宙探査機自体は、そんなに遠くには行っていなかったんですね。
1/a というと、ブラックウォールができる位置ですね。

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