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重力による光の屈折webシミュレーション-太陽のそばの光を曲げよう!

一般相対性理論の重力による光の屈折について、ウェブ上でシミュレーションを実行し、光が屈折する様子を観察できる無料サイトツールです。

上の埋め込み内でも使えますが、うまく動かない・大きなページで使いたいというときは、元の重力による光の屈折シミュレーションページへ(新しいタブで開きます)。

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一般相対性理論での重力における光の屈折

実際の宇宙では、太陽のような大きな質量が空間を歪め、光はその歪んだ空間を通るため進路が曲がります。

このシミュレーションはそのイメージを2次元平面上で、簡単な力のモデルを使って描いています。


重力による光の屈折シミュレーションツール 使い方

画面構成

  • 左側に「地球」(青い丸)
  • 右側に「星」(黄色い丸)
  • 真ん中に「重い天体(太陽をイメージ)」(オレンジ色の丸)

この3つの天体が並んでいます。

地球から星へ向かう光線が太陽の重力によってどのように曲がるかを観察できます。

1. 太陽の位置をドラッグ

画面中央のオレンジ色の「太陽」は上下にドラッグできます。

マウス(あるいはタッチ)で太陽を掴んで、上下に動かしてください。

動かすと、太陽の位置が変わり、光線の曲がり方がリアルタイムで変化します。


2. 光線の動きを観察

黄色い線が「星から地球に向かう光の経路」を表しています。

太陽の近くを通る光が太陽の重力によって曲がる様子が線のカーブとして見えます。

太陽が光線に近づくほど曲がり方が大きくなるのがわかります。


3. シミュレーションの特徴

  • 光線は星から出発し、地球へ向かいます。
  • 太陽の重力が強すぎないように「控えめな曲がり方」を設定しています。
  • 光線は複数(2本)あり、角度を少しずつ変えて描画されます。
  • 太陽の中心に近づきすぎると光線が太陽に「当たった」と判断され、その先は描かれません。

注意点

  • 実際の光の曲がりは非常に微妙で、ここで示すような大きな曲がりはかなり重い天体のそばでないと見えません。とくに、太陽の周りでは光の曲がりはわずかです。
  • また、モデルは簡略化されており、厳密な物理計算とは異なります。
  • ですが、視覚的に重力による光の屈折を理解するには十分役立ちます。

重力による光の屈折シミュレーション まとめ

  • 太陽を上下にドラッグして位置を変えることで、光の曲がり方が変わるのを観察できる。
  • 星から地球へ向かう光線が太陽の近くを通ると曲がる様子を視覚化。
  • 屈折は控えめに設定してあり、光線は太陽に触れるとそこで終わる。
  • このシミュレーションは重力による光の屈折(重力レンズ効果)を簡単に理解する助けになる。

ぜひ、太陽の位置を変えながら光線の動きを観察し、重力が光の進路に与える影響を感覚的に体験してみてください!

haccle