あらきけいすけの雑記帳

2010-02-08 (Mon)

これを嘲笑うぐらいだから、「日本人には創造性が無い」「創造性の芽を潰す」と言われるのももっともだ

しがない地方の私立大学の「主に数学を教えている」先生*1の目で見ると、あれ!!??? 無重力の宇宙で、遠心力でなんかグルグル回して… - 人力検索はてなアンケートを丁寧につけていたりしているし、どうみても釣りなんだが、これについたコメントを見たときに反射的に、子どもの認識にゆさぶりをかける授業を(20余年前に書いた小論) - samakikakuの今日もワハハ SAMA企画や前野さんの「これが二等辺三角形でないことぐらい、見たらわかるでしょ!」を思い出した。「エネルギー保存則に違反するからダメ」という趣旨のコメントが結構、多い。でも、これってアタマの悪い小学校の先生の理科のお説教みたいだ(リアル小学校の先生がたごめんなさい)。

ボクはこれを読んだ瞬間に「フライホイール*2」みたいなものを連想した。そして id:ululun さんの「遠心力で発電出来るんだったら、地球が自転する力で発電出来るんじゃね?」というコメントと、 id:T-3don さんの「地球の自転から電力を、というコメで思い出した。川原泉がスイング・バイの説明で「ビルゲイツのポッケから一円盗むようなもの」って言ってた。絶対気が付かないし影響しない、と。」*3 というコメントを読んで実際に計算をしてみた…というかかつて地球の自転の回転エネルギーは計算したことがある*4

まず地球の回転の運動エネルギーだが、地球の半径が r=6.4×106[m], 質量が M=6.0×1024[kg]*5, 回転角速度が ω=2π[rad]÷86400[sec]=7.3×10-5[rad/sec]なので、回転の運動エネルギーを質量一様の球で近似して求めると E=(2/5)Mr2ω2=0.4×(6.0×1024)×(6.4×106)2×(7.3×10-5)2=5.2×1023[J]である。

これを何と比較したものか考えたのだが、地球に降り注ぐ太陽光と比較してみることにした。

地球に降り注ぐ太陽光のエネルギーは 1.4×103[W/m2] であり、地球全体では 1.7×1017[W] であるから*6、1日あたり 1.7×1017[W]×86400[s]=1.5×1022[J] となる。したがって地球の回転の運動エネルギーは大雑把に見積もって、地球に降り注ぐ太陽エネルギー 35 日分程度
これってあんまりだよ、竹内先生 - あらきけいすけの雑記帳

大雑把にみてここ最近一年間の人類のエネルギー消費量は約70億石油換算トンであり*7、これはジュールに換算すると 7×109[TOE]×4.2×107[J/TOE]=2.9×1017[J]*8なので、地球の回転エネルギーで人類のエネルギー消費をまかなっても地球の回転はほとんど減速されないだろうってことだ。これは事実上「無限」と言っていい(それとも1年間で10-6程度遅くなるってヤバいのかなー[2010.2.10追記]id:mobanama さまブコメありがとうございます。実はエネルギーの比を大雑把にとっただけの値です。計算を続けてみました。ちょっとビックリ *9 )。つまりこのアイディアは考えるもののスケールによっていろんな見方ができる。この辺の感覚の弱さってのが、今の日本の理科教育限界なのかなって気がしなくもないけど…(大風呂敷だな)。

([2010.2.10追記]ビル・ゲイツの資産2006年の時点で5.3T¥(5.3テラ円=兆円)なので*10、(ゲイツ)×ΔE/E=5.3×1012[Yen]×5.6×10-7=3.0×106[Yen]だから、「われわれのエネルギー消費(の地球の回転エネルギーとの比)はゲイツから300万円盗むようなもんだ」という表現になる…のか?ちょっとシャレにはしにくいなあ。(ほんとに計算ミスってない?>あらき))

もちろんフライホイールには「固定された容器」が必要だから、「地球の容器」なんて簡単には作れないし、作ったら「容器がお空をグルグルと巡っている」ように見えるだろうね。たぶんリアルな「容器」相当のものとしては id:nextworker さんのコメントのように月(それから太陽)があるけどね。


ぼくはやれるものなら

じゃあ、地球をフライホイールだと思うとどれくらいのエネルギーがあるのか計算してみようよ。さてまず計算に必要な知識だが…。
みたいな授業がやってみたい。

*1:出身は物理学科なんだけどね。

*2?t???C?z?C?[?? - Google ????, フライホイール - Wikipedia

*3?X?C???O?o?C - Google ???? ボクは「ビルゲイツのポッケから1円盗む」というのは見積もりとしてはあまりにも過大評価だと思う(^^;

*4これってあんまりだよ、竹内先生 - あらきけいすけの雑記帳

*5地球 - Wikipedia

*6太陽定数 - Wikipedia

*7:例えば(一財)エネルギー総合工学研究所を参照

*8Tonne of oil equivalent - Wikipedia 日本語が無いな。これだから日本人は…。

*9自転のエネルギー E が 5.2×1023[J], 人類の年間消費エネルギー ΔE が 2.9×1017[J] なので、人類のエネルギーを自転でまかなった場合のエネルギーの減少分の比は ΔE/E=5.6×10-7 である。ここで地球の自転の角速度は ω∝E0.5 なので、自転のエネルギーが減ったとすると自転の角速度が減少する割合は Δω/ω=0.5×ΔE/E=2.8×10-7である。
 1年は 365[day/yr]×24[hr/day]×3600[sec/hr]=3.2×107[sec/yr] である。周期と角速度の間には Tω=(T+ΔT)(ω-Δω)=2π の関係があるので、1年の長さの延び ΔT は ΔT=T(Δω/ω)=3.2×107[sec/yr]×2.8×10-7=8.8[sec/yr]である。
 え?1年が10秒程度伸びるの?(計算でまぬけやってないかなー)

*10ビル・ゲイツ - Wikipedia

gingin1234gingin1234 2010/02/09 23:28 一億人以上が存在する「日本人」というカテゴリで、僅かな例だけを元にして「日本人」全体をこき下ろす貴方こそが、日本で最も創造性が無い人間ではないでしょうか?

arakik10arakik10 2010/02/10 06:07 id:gingin1234 さま
コメントありがとうございます。
たしかに左巻さんも前野さんも ululun さんも T-3don さんも nextworker さんも日本人なので「僅かな例だけを元にして「日本人」全体」を批判してはいけませんね。ボクもgingin1234さまのように「一億人以上が存在する「日本人」」との比較をきちんとやった上で「日本で最も創造性が無い人間」と言えるように精進したいと思います。

てへぺろ☆(・ω&lt;)てへぺろ☆(・ω<) 2010/02/10 07:31 このタイトルは釣ってるなぁ、と思った。アフィリエイトはどこですか?クリックしてあげますよ。

minakagamiminakagami 2010/02/10 13:51 地磁気を電力にはできんのかな?とおもいますた。

arakik10arakik10 2010/02/11 09:22 てへぺろ☆(・ω<) さま
釣られてくれてありがとうございます。アフィリしてないことをちょっと後悔してますwww

minakagami さま
地球に電極をつっこんで、地磁気の源になっている(はずの)核の対流運動から電気を直接取ってこれたら面白いかもしれません。

ほげほげほげほげ 2010/02/13 23:29 「日本人は〜」と書いてあるのでどこに日本人と外国人の違いを比較考証した文章があるのかと探してみましたがどこにもないのですね…。

filinionfilinion 2011/02/10 18:33 >1年が10秒程度伸びるの?
 
「一年」は公転周期のことですから、たとえ自転が完全に止まっても、一年の長さには影響しないのでは?

arakik10arakik10 2011/02/11 06:27 filinionさま
「一年」の定義ってまじめに考えると難しいですね。「一年」を「暦」の意味でとらえると、閏の日や秒の挿入で調整するので、公転周期とは厳密には一致してないですね。「10秒伸びる」と毎月、閏の秒の挿入で調整することになるんでしょうか。自転が止まると「年」と「日」が一致して「暦」の意味がなくなりますね(面白いなあ)。