ラグランジュ点

ラグランジュ点は、軌道上の大きな物体の近くの安定した位置である。例は、軌道上の2つの大きなオブジェクトが発生します。例は、地球太陽、またはと地球の軌道で発見されています。

ポイントとは、小さな物体(人工衛星など)が軌道を回ることができる5つの場所のことです。その場所では、2つの大きな物体の引力と運動による力のバランスがとれています。つまり、その場所では、小さな物体は多かれ少なかれ安定した位置を保っています。塵雲や小惑星、人工衛星などがその場所にあります。

この効果は、1772年(人工衛星を軌道に乗せるずっと前)に論文を書いた数学者ジョセフ・ルイ・ラグランジュにちなんで名づけられました。

5つの場所をL1、L2、L3、L4、L5と呼びます。最初の3つ(L1、L2、L3)は、衛星が少しでもずれてしまうと、その場所から落ちてしまい、燃料を使わないと戻ってこないので、準安定と呼ばれています。L4とL5は安定していると考えられていますが、もし衛星が少しずれてしまった場合、重力と求心力によって所定の位置に引き戻され、ラグランジュ点を中心に振動することになります。

NASAは、太陽-地球系の2つのラグランジュ点に人工衛星を挿入しています。L1点(地球と太陽の間)は、太陽フレアを探すために、太陽を見る衛星に使用されます。L2点(地球の向こう側)は宇宙望遠鏡に使われます。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が打ち上げられるときには、ここに行きます。地球から100万マイル(160万km)のところにあります。

L4とL5は安定しているので、塵雲を引き寄せ、少なくとも1つの小惑星を引き寄せています(地球-太陽系の場合は-大きな惑星ほどL4とL5のポイントに多くの小惑星が存在します)。これらの小惑星はトロイの木馬小惑星と呼ばれています。

重力井戸を持つラグランジュ点Zoom
重力井戸を持つラグランジュ点

ラグランジュ点、2つのオブジェクトの場合Zoom
ラグランジュ点、2つのオブジェクトの場合

質問と回答

Q:ラグランジュポイントとは何ですか?


A:ラグランジュポイントとは、軌道上の大きな天体の近くにある安定点のことです。2つの大きな天体が互いに公転するとき、第3の天体が沈む場所があり、2つの大きな天体の重力と運動力が釣り合って、小さな天体は多かれ少なかれ安定した状態を保つことができるのです。

Q:ラグランジュポイントを発見したのは誰ですか?


A:この現象は、数学者ジョセフ・ルイ・ラグランジュが1772年(人工衛星が軌道に乗るよりずっと前)に書いた論文にちなんで命名されました。

Q:ラグランジュポイントはいくつあるのでしょうか?


A:L1、L2、L3、L4、L5と呼ばれる5つのポイントがあります。

Q:ラグランジュポイントはすべて安定しているのでしょうか?


A:最初の3つ(L1、L2、L3)は、衛星の位置が少しずれると、そこから落ちてしまい、燃料を使わないと戻ってこられないので、準安定と呼ばれています。一方、L4とL5は、衛星の位置が多少ずれても、重力と遠心力で元の位置に戻ってくるという安定性があるとされています。

Q:これらの位置で、衛星はどのような軌道をとっているのでしょうか?


A:これらの場所では、人工衛星がハロー軌道を利用して太陽フレアを探すために太陽を観測したり、2021年12月25日に打ち上げられるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のように、地球から約100万マイル(約150万km)離れた場所にある宇宙望遠鏡に利用することができるのです。

Q. このような場所には、どのようなものが自然に存在しているのでしょうか?


A: L4とL5は安定しているため、トロヤ群小惑星と呼ばれるチリ雲や小惑星を引き寄せています。トロヤ群小惑星は、小惑星をほとんど引き寄せない地球・太陽系のような小さな惑星よりも、大きな惑星に多く生息しています。

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