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締切り済みの質問

光速で接近する物体の見え方

≪前提≫
実際には存在しませんが、光速で移動できる宇宙船があるとします。
そしてその宇宙船は、地球から100万km離れた位置でも肉眼で確認できるものとします。
また、光速度は秒速30万kmとします。

≪概要≫
A. 地球にいる観測者(画像の4)から90万km離れた位置(画像の1)に、宇宙船がワープして突然現れます
B. そこから観測者に向かって光速で接近します
C. 3秒後に観測者と接触します

≪疑問≫
ア. 宇宙船が現れてから3秒後、観測者は「90万km先に突然現れたことを見るのと同時に、その宇宙船が自分の衝突する」ということになるのでしょうか。
イ. その場合、自分に衝突した宇宙船は見えていないのでしょうか。
ウ. それとも、現れた瞬間と1秒後と2秒後と3秒後の映像が、衝突と同時に見えるのでしょうか。

物理も数学も学んでこなかったので、できましたら数式などを使わず、感覚的にご回答頂けますでしょうか。
宜しくお願いします。

投稿日時 - 2012-11-16 14:35:28

QNo.7800556

困ってます

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回答(5)

ANo.5

難しく考える必要は無い
そのロケットは光だよ
見えたときがぶつがった時だ

投稿日時 - 2012-11-23 18:43:54

ANo.4

見えるためには、脳神経が光速で動く必要があります。
理屈では、ウでしょうが、音速の壁と同じように、未知の現象が起こる可能性も十分考えられます(光速の壁?、異なる情報?を持った光が同じところに存在することになります)。

投稿日時 - 2012-11-17 12:14:52

ANo.3

>ウ. それとも、現れた瞬間と1秒後と2秒後と3秒後の映像が、衝突と同時に見えるのでしょうか。
に、なりますが、
・普通の物体は、観測者(地球にいる私)との相対速度が光速になることはありません。光速より少し遅い速度として観測されます。したがって、完全に同時でなく、わずかの時間ずれがあります。
・ロケットが発光していると(反射でも同じですが)、その光は、ドップラー効果で周波数が高くなります。光速に近いとなると、高い周波数の光=X線などで見える(?)ことになります。

投稿日時 - 2012-11-17 00:20:57

 その宇宙船が全体から光を反射しながら近づいてくるとしておきましょう(宇宙船が発光すると、ちょっとややこしい事態になる)。要は、他の光源の光を反射して見えるという普通の状況です。これを映像と言い換えてもいいでしょう。

>ウ. それとも、現れた瞬間と1秒後と2秒後と3秒後の映像が、衝突と同時に見えるのでしょうか。

 これが正解です。それが人間に見えるということが可能か不可能かはさておき、90万kmかなたに現れたときから、宇宙船が反射する光(映像)と同じ速度で、宇宙船も近づいてくるわけです。見えるべき映像ごと、宇宙船が衝突してしまうわけです。

 もし宇宙船が光速度より少しだけ遅い亜光速であれば、まず90万kmかなたに突如として現れてから、まるで超光速で接近して来るかのように「見えます」。

 90万kmは光速度30万km/sで3秒ですが、それが0.1秒で近づいてくるように「見える」わけです。これは、宇宙船が宇宙船を反射する光(映像)を追いかけながら接近してくるためです。

 たとえば宇宙船の速度が、光速度の90%であれば、地球から90万kmかなたに宇宙船が見えたとき(宇宙船ワープアウト3秒後)、宇宙船は実際には地球から9万km(0.3光秒)まで近づいています。

 宇宙船のワープアウトから2.7秒間は、光速度が有限であるため、地球では宇宙船が見えません。でも、衝突までの宇宙船からの光は、結局は全て地球には届きます。どこかが途切れる理由はありません。

 地球では残る0.3秒の間に、90万kmかなたから地球に衝突するまでの宇宙船の映像が見えるわけです。

 光速度であるということは、そういう亜光速での現象の極端な場合です。

P.S.

 宇宙船から見ていた場合のことも言及しておきましょう。

 宇宙船からすれば、ワープアウトした位置にぺたんこの円板状の地球があることになります。これは、速度を上げていくと、実際に目的地がまでの空間が縮み、近くなってしまうのです。ローレンツ収縮と呼ばれる現象です。

 もし亜光速、たとえば光速度の約87%であれば、宇宙船からすれば、地球との実際の距離は90万kmではなく、半分の45万kmになります。

 その45万kmの距離として、地球で宇宙船を眺めるのと同じこと(見える映像)が起こります。やはり、超光速で地球が近づいてくるように「見えます」。

 その極端な場合として光速度だったら、距離がゼロになってしまい、ワープアウトと同時に地球に衝突してしまうのです。

投稿日時 - 2012-11-16 15:49:06

ANo.1

感覚的での回答を!
ア. 認識する前に衝突する。
イ. 見えない。
ウ. 見えない。
  光の速度が秒速60万kmなら見える可能性がある。

観測者の視神経の伝達時間分見えないことになる。

投稿日時 - 2012-11-16 14:58:28

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