【マンガ・アニメ定番？】空にキラーン★は本当に出来るの？

こんにちは、カエル先生せんせいです！

皆みなさんは、マンガやアニメで、何なにかがぶっ飛とばされて、空そらのかなたにキラーンと光ひかって消きえる…なんてシーンを見みたことがありますか？

有名ゆうめいどころだと、〇ンパンマンに〇イキンマンがやっつけられて、「バイバイキーン！」と言いいながら飛とばされていくシーンとかがありますよね。

あのシーンを見みて、大人おとなが「あり得えない(笑)」「なんか光ひかってる(笑)」なんて言いってしまった日ひには、子こどもから怒おこられること間違まちがいなしですが、実際じっさい、あの現象げんしょうは、物理学的ぶつりがくてきにはどう説明せつめいできるのでしょうか？

今回こんかいの記事きじでは、「ぶっ飛とばされてキラーン★はあり得える？」「実現じつげんできるの？」などについて、わかりやすく説明せつめいします！

「ぶっ飛とばされてキラーン★」は、何なにが起おきている？

マンガやアニメでは、何なにかが空そらのかなたに飛とばされるとき、その行先いきさきについては、「キラーン★」の文字もじや効果映像こうかえいぞうで隠かくされていて、見みえていません。

飛とばされたものは、どこまで飛とばされていると思おもいますか？

３パターン考かんがえられます。

①　遠とおくの地面じめんに落下らっかする

「ぶっ飛とばされてキラーン★」のあと、どこかの木きや建物たてものに引ひっかかって「とほほ(涙)」なんて言いっているシーンがあるマンガやアニメもありますね。

それらのシーンで起おきている現象げんしょうが、これに分わけられます。

もう少すこし、身近みじかなもので考かんがえてみましょう！

皆みなさんが、ボールを投なげげると、しばらく飛とんで、地面じめんに落おちます。

これは、ボールには質量しつりょう（重おもさ）があって、地球ちきゅうには重力じゅうりょくがあるため、地球ちきゅうの中心ちゅうしん、つまり地面じめんの方ほうに引ひっ張ぱられるからです。

ボールを投なげるとき、ボールにはおおまかに３つの力ちからが働はたらきます。

そのため、ボールが投なげられる様子ようすを横よこから見みると、図ずのように飛とびます。

ここからは、高校で習う、ちょっと難しい話

物体の位置を表す計算式

力をｘ軸（横軸）方向とｙ軸方向（縦軸）方向（必要ならｚ軸（奥行）も）に分けて計算することで、物体の位置を割り出すことが出来ます。

ボールを投げる場合、ボールの速度を初速ｖ₀、加速度を重力加速度ｇとすることで、時間ごとの位置を計算できます。

高校生の皆さんは、上の図を見て、「学校で解く問題では、抵抗力（空気抵抗）なんて出てこない！」と思うかもしれませんが、問題文に前提として、「ただし、空気抵抗は考えないものとする」と書かれているはずです。

空気抵抗は、本気で考慮しようとすると、気圧や風の有無など、複雑な条件が必要となるため、高校力学では省略されることが多いです。

この内容を「等加速度直線運動」と言いますが、説明しだすと長いので、学校の授業を聞いてください。

②　地球ちきゅうを１周しゅうする

ものが飛とばされるとき、その「もの」には、推進力すいしんりょくと重力じゅうりょくがかかっています。（空気抵抗くうきていこうは、今回こんかいは省略しょうりゃくします。）

先さきほどと同じように、ボールを投なげるときをイメージしてください。

ボールを投なげると、最初さいしょ、ボールは斜ななめ上うえに飛とんでいきます。

このとき、ボールにかかるｙ軸じく（縦軸たてじく）方向ほうこうの力ちからだけに注目ちゅうもくすると、

• ボールを投なげた瞬間しゅんかんに与あたえられた推進力すいしんりょく：上向うえむきの力ちから
• 重力じゅうりょく：下向したむきの力ちから

がかかっています。

つまり、理論上りろんじょう、”ボールを投なげた瞬間しゅんかんに与あたえられた推進力すいしんりょく＝重力じゅうりょく”であれば、飛とばされたものは、地面じめんに落おちることなく、地球ちきゅうを１周しゅうして、同おなじ場所ばしょに戻もどってきます！

このときの投げる速度を数式で表すと、以下のようになります。

G：万有引力定数　M：地球の質量　R＝地球の半径

ちなみに、実際じっさいに数字すうじを入いれて計算けいさんしてみると、ｖ₁＝7.9km/sとなります。

このｖ₁、つまり、地面じめんに落おちずにものが戻もどってくる速度そくどのことを、「第一宇宙速度だいいちうちゅうそくど」と呼びます。

実際じっさいに、地面じめんスレスレでやろうとすると、地球上ちきゅうじょうには建物たてものなどの障害物しょうがいぶつがあって、そんなとんでもないスピードのものが飛とんできたら大事故だいじこになるので、絶対ぜったいに実演じつえんしないようにネ！

③　宇宙うちゅうに飛とんでいく

先さきほどの第一宇宙速度だいいちうちゅうそくどよりも、もっと速はやい速度そくどで、ものを発射はっしゃすると、どのように飛とぶでしょうか？

第一宇宙速度だいいちうちゅうそくどから、だんだん速度そくどを上あげていくと、地球ちきゅうの周まわりを楕円だえんを描えがくように飛とぶようになります。

これは、重力じゅうりょくを振ふり切きれていないからです。

では、もっともっと速度そくどを上あげていったら、どうなるでしょうか？

…そう、地面じめんからどんどん遠とおざかり、重力じゅうりょくを振ふり切きって、宇宙うちゅうに飛とんで行いってしまいます！

このようになる、最低限度さいていげんどの速度そくどｖ₂のことを、「第二宇宙速度だいにうちゅうそくど」と呼びます。

このときの投げる速度を数式で表すと、以下のようになります。

G：万有引力定数　M：地球の質量　R＝地球の半径

この式しきは、運動うんどうエネルギーと位置いちエネルギーの関係かんけいから導みちびき出だすことができますが、エネルギーの話はなしは、今回こんかいの記事きじで書かき出だすと長ながくなるので、省略しょうりゃくします。

ちなみに、実際じっさいに数字すうじを入いれて計算けいさんしてみると、ｖ₂＝11.2km/sとなります。

「ぶっ飛とばされてキラーン★」は、実現じつげんできるの？

マンガやアニメのように、人ひとが、人ひとやものを投なげて、第一宇宙速度だいいちうちゅうそくどや第二宇宙速度だいにうちゅうそくどを出だすことはできません。

それが出来できたら、オリンピックのやり投なげや砲丸投ほうがんなげで金きんメダルどころの話はなしではありません。

よい子このみんなは、絶対ぜったいに試ためしてみようとしないでくださいね…！

でも、発射はっしゃするのが人ひとでなければ、第二宇宙速度だいにうちゅうそくどを実現じつげんしているものがあります。

それは、「宇宙うちゅうロケット」です！

宇宙うちゅうロケットは、すさまじいエネルギーにより、重おもたいロケットを空そらに飛とばし、重力じゅうりょくを振ふり切きって、宇宙うちゅうに飛とび出だします。

そうやって考かんがえると、宇宙うちゅうロケットはロマンのかたまりですよね…！

次つぎのコマで膨ふくらむ夢ゆめ★

マンガやアニメでは描えがかれていませんが、「キラーン★」の次つぎのシーンでは…

• ぶっ飛とばされたものが地面じめんに突つき刺ささっているカモ？
• ぶん投なげた人ひとの後頭部こうとうぶに命中めいちゅうするカモ？
• 宇宙うちゅうに飛とび出だして、宇宙人うちゅうじんに拾ひろわれるカモ？

そんな先さきのコマを想像そうぞうすると、夢ゆめが膨ふくらみますね！