ラグランジュ点とは?
2 つの巨大な天体が互いの軌道を周回するとき、これらの天体の周りには重力が釣り合う場所が 5 つあります。そして、ラグランジュ点と呼ばれるこれらの重力のスイート スポットで、小さな物体が平衡状態を保つことができます。したがって、地球-太陽系の場合、宇宙船または自然物体は、これらのラグランジュ点で「ホバリング」するときに、太陽と地球に対する位置を維持しながら、太陽を周回できます。
地球-太陽系または木星-太陽系について話すとき、これは 2 つの天体がどのように相互作用するか (つまり、一方が他方を周回する)、およびそれらに関連するラグランジュ点を指します。
これら 5 つのラグランジュ点、L1 から L5 のうち、L4 と L5 の 2 つは安定しています。これは、L4 または L5 の小さなオブジェクトが少しずつ動かされた場合、効果的な復元力があり、この場所に戻ってくることを意味します。 3 つの不安定なラグランジュ点、L1、L2、または L3 のいずれかで小さな物体を微調整すると、軌道を崩して惑星間空間に漂流します。
ラグランジュ点は、1772 年にフランスの数学者で天文学者のジョセフ ルイ ラグランジュによって最初に理論化されました。それから 134 年後の 1906 年、最初のトロヤ群小惑星が木星 - 太陽系のこれらの地点で発見されました。
太陽系にはいくつのラグランジュ ポイントがありますか?
5 つのラグランジュ点は、太陽系のすべての主要な天体の周りの同じ相対位置に存在し、1 つの天体がより大きな天体を周回しています。したがって、地球-太陽系、火星-太陽系、木星-太陽系などにはラグランジュ点があります。それらは惑星とその月にも存在します:地球-月、火星-フォボス、木星-イオ、土星-タイタンなど。しかし、兄弟惑星、例えば地球-火星には存在しません。地球も火星もお互いを周回していません。
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5 つのラグランジュ ポイントはどこにありますか?
ラグランジュ点 L1、不安定
L1は地球と太陽の間にあります。地球から約 150 万 km (100 万マイル) の距離にあり、途切れることなく太陽を眺めることができます。
ラグランジュ点 L2、不安定
L2 も地球から 150 万 km 離れていますが、L1 の反対側にあるため、深宇宙を研究するには理想的な場所です。
ラグランジュ点 L3、不安定
L3 は太陽の向こう側にあり、地球からラグランジュ ポイントの中で最も遠い位置にあります。
ラグランジュ点 L4、安定
L4 は地球より 60° 進んでいます。つまり、地球を先導しています。 L4 は 2 か月後の地球の位置です。
ラグランジュ点 L5、安定
L5 は、地球の 60° 後ろ、つまり、地球の後ろにあります。 L5 は 2 か月前に地球があった場所です。
ジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡が L2 にあるのはなぜですか?
ジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は、2021 年のクリスマスに打ち上げられた後、2022 年 1 月 24 日に新しいホームであるラグランジュ点 L2 に到着しました。 L2 自体が太陽の周りを周回し、地球をその後ろに保つため、次の 10 年または 20 年 (またはそれ以上) になります。
L2 は太陽から見て地球の反対側にあるため、JWST は深宇宙をはっきりと見ることができます。日よけを展開し、太陽、地球、月から遠ざけると、JWST は光学系と機器を陰に保つことができ、視界は地球によって遮られません。また、L2 の温度は低く、温度変化が大きくないため、搭載機器は安定した状態に保たれます。
L2 は重力的に不安定なため、JWST は 3 週間ごとに微調整を行い、スラスターを燃焼させて位置を維持する必要があります。これらの調整を続けるために、JWST は燃料がなくなるまで L2 にとどまることが予想されます。
しかし、ラグランジュ点を有利に利用したのはこれが初めてではありません。とりわけ、L2 は、2010 年と 2013 年まで、NASA のウィルキンソン マイクロ波異方性探査機 (WMAP) と ESA のその後のプランク宇宙船の本拠地でもありました。2010 年と 2013 年には、それらは両方とも非活動化され、太陽中心の墓地軌道 (運用軌道から離れた軌道) に送られました。
1995 年に打ち上げられた太陽・太陽圏天文台 (SOHO) は、地球-太陽系の L1 の周りのハロー軌道にあります。 L1 を 6 か月ごとに周回し、現在も運用されており、4,000 個以上の彗星を発見しています。
L3 ラグランジュ ポイントには何かありますか?
地球-太陽系では、地球から見ると、L3 は常に太陽の後ろに隠れています。現在、L3 には既知のオブジェクトはありません。初期の SF の物語に精通している場合は、太陽の後ろに隠された地球サイズの神秘的な「双子」惑星である惑星 X からの生物の侵略軍の話を覚えているかもしれません。
ただし、L3 の軌道は指数関数的に不安定なため、これは不可能です (申し訳ありません)。ただし、ニール J. コーニッシュが WMAP Education and Outreach のために作成したドキュメントでは、L3 はすると述べています。 しばらくの間、侵略部隊を駐留させるのに適した場所になります…
