主な違い – 重力波 vs 重力波
重力波」と「重力波」という用語は、物理学においてよく混同される用語です。
重力波は、流体媒体中または2つの流体媒体間の界面で発生します。
一方、重力波は、宇宙における宇宙現象によって発生する。
これが重力波との大きな違いです。
重力波は地球上で簡単に検出できるのに対し、重力波は2015年9月14日まで検出することができませんでした。
重力波の概念が複雑であるのに対して、重力波の概念は複雑ではない。
重力波の発生は流体力学で簡単に説明できるのに対して、重力波の発生は簡単には理解できない。
このように、この2つの用語は全く異なる意味を持っていることがおわかりいただけると思います。
この記事では、それらの違いについて理解を深めていただくことを試みます。
重力波とは
流体粒子や粒子群が2つの流体の界面（水と空気の間）や密度の異なる流体領域に移動すると、重力は失われた均衡を回復しようと、流体粒子を適当な場所に置き換えたり再配置したりします。
この重力の試みは振動を発生させ、平衡状態を中心に振動することから、重力波または浮力波と呼ばれる。
水域と大気との界面で発生する重力波を表面重力波、水域（海、池、湖）で発生する重力波を内部重力波と呼びます。
重力波とは
重力波の存在は、1916年にアルバート・アインシュタインによって初めて示唆されましたが、2015年9月14日まで科学者たちはその存在を検出することができませんでした。
重力波の存在については、主要な流れの科学者の間でも、多くの議論がありました。
LIGO（レーザー干渉計重力波観測所）の研究チームは、2015年9月、時空座標系の布に重力波を検出したと発表した。
LIGOの研究者によると、今回検出した重力波は、2つのブラックホールが合体して1つの巨大ブラックホールになった際に発生したものだという。
一般相対性理論では、2つのブラックホールが互いに周回する系では、そのエネルギーが重力波として放出されることが予測される。
そのため、エネルギーが失われたブラックホールは、より接近することになります。
この過程で何十億年もかかり、最後の1秒間に2つのブラックホールがぶつかり合い、1つの巨大ブラックホールが誕生する。
この巨大な宇宙の衝突の結果、系の質量の一部がエネルギーに変換され、重力波として宇宙を伝搬する。
エネルギーに変換された質量の大きさは、有名なアインシュタインの方程式、E=mc2によって与えられます。
重力波と重力観測波の違い
基本的な性質
重力波。
重力波は機械的な波です。
重力波。
重力波は機械的な波ではない。
原点
重力波。
海の波のような表面重力波は、風によって水面に頻繁に発生する。
池や湖に石を落としたときに発生する波も表面重力波です。
潮の満ち引きも、太陽や月の引力によって生じる表面波です。
また、水中地震では、津波と呼ばれる表面重力波が発生します。
内部重力波は、流体の中で発生する波です。
内部重力波の例としては、風が山を越えるときに発生する山波があります。
また、空気は浮力によって押し上げられると、重力によって引き戻され平衡状態に戻るという反応があり、その結果、空気中に内部重力波が発生する。
海や湖などの水域でも同じことが起こる。
内部重力波の発生には、流体の密度が連続的または不連続的に変化していることが必須条件です。
一般に水域では、水温や塩分濃度が深さによって変化するため、流体内の層によって密度が変化する。
また、大気の密度もいくつかの原因によって変化する。
重力波。
相対性理論によると、球対称または円筒対称でない加速または減速する物体は、重力波を発生させる。
また、不規則な形の回転する星や、ブラックホール、中性子星、ブラックホール-中性子星の連星系が互いに周回する場合も重力波が発生する。
重力波は、超新星爆発やガンマ線バースト（GBR）などの宇宙爆発によっても発生するとする宇宙物理学者もいる。
科学的説明と理論。
重力波。
重力波の説明には流体力学を用いることができる。
重力波。
一般相対性理論により、重力波の存在と形成が予言されている。
スピード
重力波。
速度は変化する。
最大速度は100ms-1程度と思われる。
重力波。
光速で伝わる。
波に関連するエネルギー。
重力波。
重力波は、物質を通してエネルギーを伝達する。
重力波。
重力波は、空の空間や物質を通してエネルギーを運ぶ。
検出
重力波。
重力波の種類には、海の潮の満ち引きのように、肉眼で見ることができるものもあります。
しかし、重力波の中には、肉眼で見ることができない種類のものもあります。
しかし、衛星データなどを使って検出し、地図上に表示することができます。
重力波です。
物理学者は、2015年9月14日、LIGOが記録した信号の助けを借りて、初めて重力波を検出することができました。
検出することの重要性
重力波です。
重力波の検出は、天気予報や災害対策に非常に重要です。
重力波。
物理学者は、重力波はどんな宇宙論的な壁をも突き抜けると信じている。
つまり、重力波は非常に重要な宇宙情報を運んでおり、宇宙の秘密が明らかになる。
伝達のための媒体
重力波。
重力波は機械的な波であるため、伝播のための媒体を必要とする。
流体中で生成され、流体中を伝搬する。
重力波。
重力波は、機械的な波ではないので、伝播のための媒質を必要としない。
物理的なバリアによる減衰。
重力波。
重力波は、物理的な障壁によって大きく減衰する。
Gravitational waves: The attenuation of gravitational waves when they pass through physical barriers is negligible.
「風波” by Brocken Inaglory – 自作, (GFDL) via Commons Wikimedia
「宇宙の歴史” by Yinweichen – 自作 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
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