地球内部の探検：重力はどこで最も強く、どこでゼロになるのか

地球の地下に潜っていくと、重力はどうなるのでしょうか。
足元に地球があるのだから、地下に行くほど重くなりそう…？

実はこれ、直感とは逆で、地球の中に入るほど、重力は弱くなっていきます。
そして地球の中心では、重力はほぼゼロになります。

なぜそんなことが起きるのでしょうか。

地球を掘るほど「足元の地球」は減っていく

重力は「地球全体の質量」がそのまま効いているわけではありません。
実際に私たちを引いているのは、自分より内側にある地球の質量だけです。

地下に掘り進むと、

という状態になります。

ここが重要なポイントで、自分より外側にある質量が及ぼす重力は、方向が打ち消し合って相殺されます。
そのため、実際に重力として効いているのは自分より内側にある質量だけです。

つまり、重力を決めているのは「足元にどれだけの地球が残っているか」だけなのです。

地球は、内部に向かうほど重力が滑らかに弱くなります。
しかもその変化は、かなり単純です。

という形になります。

どんどん深く進み、地球の中心に近づくとどうなるでしょうか。

この位置では、

が、ほぼ同じ量になります。

これは、地球の中心では上下左右から引かれる重力が同じ大きさになることを意味します。
その結果、作用する重力の合計がゼロ、つまり無重力と同じ状態になります。

ただし「無重力」というより、引き合いが相殺された結果としてのゼロ、と考える方が近いかもしれません。

もしも地下深くに都市を作ったら、地球にいながら低重力世界を体験できるのでしょうか？
現実はかなり厳しく、

人類が到達した最深部は約12kmです。
低重力を得る前に、温度と圧力で生存不可能になります。

地球の重力は、
単純に「どれだけ重いか」では決まりません。

どこに、どれだけの質量が配置されているか、またどの地点で観測するか、によって決まります。

地球はとても美しいバランスで成り立っている星なのです。

BuzzBoard編集部