続・ついに分かった！ あなたにも分かるスイングバイ！！！ （スイングバイ 原理）

またまたスイングバイに関して考える機会があったので考えちゃいました。

結局感覚的にわかるのはどういうことかというと、静止状態で考えたあとにそれを動かすのが一番わかりやすいんじゃないかと思いましたので、今回はこれで説明してみます。

１．まずは静止した状態で考えます。
　スイングバイのことを考える人は、おそらく一度は科学館なるものに言ったことがあるかと思うのですが、そこで鉄球っぽいものをジョウロ状の穴にぐるぐると回して入れていく展示物を見たことがあると思います。

あれを思い出しながら想像してみて欲しいのですが、もしあのジョウロに投げ入れる時の玉の速度を上げたらどうなるかを。常識的に考えてぐるぐると回らずに少しだけ角度を変えて穴には入らずに飛び出していくことが想像できますよね。

２．ここまでで玉の角度を曲げることがでいることがわかるかと思います。
　ついでに考えておくと、玉はぐるぐる回って穴に落ちていきますけど、穴に向かって垂直方向に玉を投げ入れることで長い間くるくる回るわけですが、もし摩擦がなければ穴から同じ距離を永久に回り続けるわけです。当然その時の玉の速さも変わりません。少し騙された気になるかもしれませんが、玉が曲がることでは速さは変わらないのです。

重力ついてちょっと考えてみたいと思うのですが、重力に引っ張られて地球に近づくときには確かに衛星は速くなるかもしれませんが、離れるときには地球の重力に引っ張られるので逆に遅くなります。従って、地球に近づいて離れるだけでは衛星の進行方向は曲がるけど、速度は上がりません。

３．ここで穴を直線的に動かした状態で考えてみましょう。
その前に穴が止まっているときに後ろから玉が入って、右90度の角度をもって穴から出ていくことを考えます。つまり、玉は直角に右に曲がるだけですよね。
ここで穴が動いている事を考えます。具体的な数値を使わないとわかりにくいので、穴が10km/hのスピードで動いているとしましょう。玉は20km/hにしましょう。

つまり、穴に向かって10km/hで近づいています。ここが重要です！　穴から見たら玉が10km/hで近づいているという事実は、我々から見たら20km/hで玉が動いているという事実なんです。で、穴から右に離れているということは、穴に並走しながら玉は離れているということです。ここはちょっとむずかしいですが、穴から垂直に離れる成分は10km/hで、穴と同じ方向に動く成分は10km/hです。穴が進む方向だけで考えれば同じスピードですから・・・。止まっている時を考えてみてください。では実際の玉の速度はというと、垂直方向と水平方向の合成ですから、ルート2倍すればいいことになります。うーん、図がないとわかりにくいかなあ・・・。まあ計算すると約14km/hです。

この時の状況を我々から見ると、球は20km/hで動いていて、穴のところで45度の角度で曲がって15km/hで球は動いていくように見えています。今回はスピードが落ちていますが、これがスイングバイでスピードが変わる理由です。穴の真後ろから近づいているので必ずスピードが落ちます（スピードが変わらない場合もあります）が、そうでなければスピードは上がる角度が必ずあります。逆に考えれば真正面から近づいてくれば必ずスピードが上がります。

うーん、わかりやすいと思ったんだけどなあ・・・。もう一回出直す必要があるかなあ・・・。

ちなみにこれを考えると寝られなくなるんですが（笑）、宇宙に絶対速度はありません。地球から見た速度、太陽から見た速度、天の川銀河から見た速度、とそれぞれ別です。そもそも天の川銀河も動いているので、もう何が何だかわかりません。挙句の果てには空間は膨張してますからね！　じゃあその空間を外から見たら・・・、っていうか我々の存在する空間を外から見るってどういうこと？！