なぜ衛星は落ちないの？軌道のふしぎを超入門で

「人工衛星はなぜ落ちてこないの？」——実はこれ、落ちているのに落ちないという、ちょっと不思議な話なんです。

ボールを投げると落ちる。でも…

ボールを横に投げると、前に進みながら下に落ちます。強く投げるほど遠くへ。では、とてつもなく速く投げたら？

← 図は横にスクロールできます →

地球は丸いので、ボールが落ちるカーブと地面のカーブがぴったり合うと、落ち続けているのに地面に届かず、ぐるぐる回り続けます。これが軌道です。

速さがすべて

• おそい → 重力に負けて落ちる
• ちょうど（横向きに約7.9km/s）→ 円軌道で回り続ける
• 速すぎ（約11km/s〜）→ 重力をふり切って飛び去る（脱出）

秒速7.9kmは、東京〜大阪を約1分で移動する速さ。だから衛星はロケットで一気に加速して軌道に乗せます。

もう少し詳しく（背景）

衛星が落ちてこないのは「重力がないから」ではなく、実は落ち続けているのに地面に届かないからです。この不思議は、ニュートンが考えた「大砲の思考実験」で理解できます——山の上から水平に大砲を撃つと、速いほど遠くに落ちる。もっと速くすれば、弾が落ちるカーブと地球の丸みがちょうど釣り合って、地面に当たらずぐるっと一周してしまう。これが軌道です¹。つまり衛星は、横向きにものすごい速さ（高度400kmで秒速約7.7km）で飛びながら、地球へ向かって永遠に「落ち続けている」状態²。だから宇宙飛行士が浮いて見えるのも無重力だからではなく、衛星も人も一緒に落ち続けているからです。高い軌道ほどゆっくりでよく、低い軌道ほど速く飛ぶ必要があります。「落ちる」と「回る」が同じことだと気づくと、宇宙のしくみがぐっと身近になります。

つぎに読むなら

• 軌道の種類（LEO・GEO）
• 人工衛星のきほん
• ロケットのしくみ

Footnotes

1. ニュートンの大砲：水平に十分速く投げると、落下の曲線と地球の丸みが一致し、地面に当たらず周回する。軌道とは「当たらないほど速い落下」。 ↩

2. 必要な速度は高度で決まり、低軌道ほど速い（約7.7km/s）。この速さを失うと落下し、大気圏で燃え尽きる。だから軌道維持には速度＝運動エネルギーが要る。 ↩