(57)【要約】【課題】これまで不可能とされていた等速運動の速度を本発明速度測定用干渉計によって測定する。【解決手段】本発明速度測定干渉計では屈折率の異なる二つの透明な物質、つまり蒸留水と空気を用い、それらを進行方向に並べて、そこにハーフミラーで二つに分岐した光線をそれぞれ透過させ、再びハーフミラーでその光線を合成することにより干渉縞を作り、その干渉縞の数をカウントすることにより、地球のような等速運動を行う物体の速度を測定する装置である。蒸留水は直径三センチの透明アクリルパイプと、そのパイプ両端を平面アクリル板で閉じた透明容器内に入れたものであり、もう一方の物質としては同じアクリルパイプ内に空気を満たした空気層を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光線を発光するレーザー光源と、そのレーザー光線を二つに分岐する第一ハーフミラーと、第一ハーフミラーによって分岐させられた一つの光線を干渉計の方向に導く第一ミラーと、第一ミラーからの光線が通過する蒸留水層と、第一ハーフミラーをそのまま通過したもう一つの分岐した光線が通過する空気層と、空気層を通過した光線を第二ハーフミラーに向かわせる第二ミラーと、集められた二つの光線により干渉縞を合成する第二ハーフミラーと、その干渉縞を映し出すためのスクリーンを持ったことを特徴とする速度測定用干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はこれまで測定不可能と思われてきた等速運動の速度を測定可能とした速度測定用干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】  等速運動を測定する方法としては、マイケルソン・モーリーの干渉計が有名である。マイケルソン・モーリーの干渉計では、図１のような実験が行われた。この実験において、例えば、光がＡからＢに進むとき、Ａ−Ｂの距離をＬ１とすれば、光の走行距離は地球の運動ｖによってｄ１だけ延長する。一方、光がＢで反射してＢからＡに進むとき、光の走行距離は地球の運動ｖによってｄ１だけ短縮される。
従って、光の走行距離Ａ−Ｂ−Ａの合計は次のようになる。
（Ｌ１＋ｄ１）＋（Ｌ１−ｄ１）＝２Ｌ１【０００３】  この数式に示される通り、地球の運動は、光の往復運動による走行距離で相殺され、地球の運動は光の干渉縞に全く影響を与えない。【０００４】  同様に、もう一方の光がＡ−Ｃ−Ａを進むとき、光がＡからＣへ進むときのＡ−Ｃの距離をＬ２とすれば、光の走行距離は地球の運動ｖによってｄ２だけ延長される。一方、光がＣで反射され、ＣからＡに進むとき、光の走行距離はｄ２だけ短縮される。
従って、光の走行距離Ａ−Ｃ−Ａの合計は次のようになる。
（Ｌ２＋ｄ２）＋（Ｌ２−ｄ２）＝２Ｌ２【０００５】  この数式に示される通り、地球の運動は光の往復運動によって相殺され、地球の運動は光の走行距離に全く影響を与えない。これはマイケルソン・モーリーの干渉計に見られる大きな欠陥であり、干渉計をどの方向に向けても、地球の運動を測定することは出来ない。【０００６】  つまり、マイケルソン・モーリーの干渉計では、速度によって進行方向に延長した光線の距離が、鏡により測定光線を逆方向に運動させることにより、地球運動によって延長された光線距離が、その反射によって同じ距離だけ縮小され、互いに相殺されることにより、結局、マイケルソン・モーリーの干渉計では地球の運動を測定することは出来なかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明はマイケルソン・モーリーが、光線を往復運動させることにより、地球の運動によって生じた光線距離の延長と縮小が相殺されたため、地球の速度を測定することが出来なかったが、本発明は、これまで不可能とされた等速運動の速度測定を、本発明で測定可能にするものである。
【発明を解決するための手段】
【０００８】  本発明は屈折率の違う二つの物質、つまり屈折率１．３３の蒸留水８と屈折率ほぼ０の空気１０を利用することにより、進行方向に進む光線の速度が物質の屈折率により異なることを利用し、その二つの光線により干渉縞を生成し、その干渉縞の数を計測することによって、等速運動の速度を測定可能にするものである。
【０００９】  本発明では、レーザー光線を発するレーザー光源１４からのレーザー光線１５を、第一ハーフミラー１３で二つに分岐する。第一ハーフミラー１３によって二つに分岐された光線は、その一つを第一ミラー１２へ導き、その光線を、蒸留水８を満たした蒸留水管９を通過させる。
【００１０】  一方、第一ハーフミラー１３をそのまま通過したもう一つの分岐した光線は、蒸留水８と同じ長さの空気１０を満たした空気管１１を通過し、通過してきたその光線を第二ミラー７により第二ハーフミラー６へ導く。
【００１１】  そして、第二ハーフミラー６に集合した二つの光線は、そこで干渉縞を形成し、その干渉縞をスクリーン１７に映し出し、その干渉縞をカウントすることによって、地球などの宇宙速度を測定することができる速度測定用干渉計である。
【００１２】  地球は宇宙空間を三次元で運動しており、本発明干渉計を三次元に配置することにより、地球の宇宙空間での動きを三次元に解析することができる。その解析にはフーリエ変換を使う。
【発明の効果】
【００１３】  本発明は、宇宙空間での地球の動きを測定するだけでなく、地球に作用しているその他の様々な動きも推定することができる。以下に述べる運動のすべては、三次元測定によって得られた干渉縞の分析から推定しうるものである。
太陽系の自転運動
太陽系の回転面は天の川銀河の回転面に対して６３度傾いている。これは太陽系の自転から生じたものと推測される。本発明はこのような動きも干渉縞のフーリエ解析により推論することができる。三次元データ解析がその分析に有効である。
【００１４】太陽系の公転運動
太陽系は別の太陽の周りを２５，９２０年かけて一周しているという説がある。もし冥王星も含めた太陽系を、指の先に乗るほど小さく直径１ｃｍまで縮小したとすれば、天の川銀河はそれでも直径８００ｋｍの大きさである。その太陽系の公転運動も本発明により推定することができる。これも三次元データ解析がその分析に有効である。
【００１５】天の川銀河の自転運動
天の川銀河の自転運動も本発明干渉計で推定可能である。天の川銀河の自転周期は、太陽系付近で一回転に２２０，０００，０００年を要している。この自転運動も地球の等速運動に影響しており、合成された干渉縞をフーリエ解析で分析することができる。三次元データ解析がその分析に有効である。
【００１６】天の川銀河の直線運動
これまでの一般常識では、等速運動はあくまで相対的であり、二つの物体のうち、どちらの物体が他の物体に対して動いているかは決められないとされてきた。しかし今、本発明干渉計を用いれば、どちらの物体が他の物体に対して動いているかを簡単に判定することができる。
【００１７】  たとえば、われわれの天の川銀河が、他の銀河に対して、いかなるスピードで動いているかを計測することができる。つまり、本発明干渉計を用いて、天の川銀河の、アンドロメダ銀河に対する速度を、簡単に計測することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明では屈折率の異なる二つの透明な物質、つまり屈折率１．３３の蒸留水８と屈折率ほぼ０の空気１０を用いる。この簡単に入手可能な単純な物質を用いることにより、誰でも自由に干渉計を作れる。ここで使用する蒸留水８は、水が長期間の使用で濁らないよう、市販の安価な蒸留水８を用いる。また、その蒸留水８は一実施例であるが直径三センチの透明アクリルパイプとパイプ両端を平面アクリル板で閉じたアクリルパイプ１６内に保持する。
【００１９】  もう一方の物質としては空気１０を用いる。この場合、空気１０を保持するためのパイプは必ずしも必要ではない。ここではレーザービームが空気層を安全に通過できればよい。
【００２０】  レーザー光源１４から出たレーザー光線１５は第一ハーフミラー１３で二つに分岐される。分岐された一方のレーザー光線１５は、第一ミラー１２で屈折され、蒸留水管９を通過してハーフミラー６に達し、分岐したもう一方のレーザー光線は空気管１１を通過する。その光線は第二ミラー７で第二ハーフミラーに導かれ、最終的に分岐した二つの光線が第二ハーフミラー６に収束し、そこで干渉縞を生成する。
【００２１】  本発明では２つのミラー１２、７と２つのハーフミラー１３、６を用いる。ミラーやハーフミラーはキャリアを通して、ベンチ上を自由に移動可能であり、必要な箇所で停止させ固定可能なものである。
【００２２】  本発明実施例としては、１．２ｍの蒸留水管９と１．２ｍの空気管１１を用いる。蒸留水管９と空気管１１が地球と共に秒速３０ｋｍで動いているとき、光が管の先端から後端に至る間の、距離の延長は１２０μｍである（１２０ｃｍ×３０ｋｍ（公転速度）／３００，０００ｋｍ（光速度）＝１２０μｍ）。その蒸留水管の延長距離１２０μｍには、レーザービームの波長が０．６３５μｍであるから、２５２サイクルのレーザービームが含まれる（１２０μｍ÷０．６３５μｍ×１．３３（屈折率）＝２５２）。
【００２３】  一方、空気管の延長距離１２０μｍには、１８９サイクルのレーザービームが含まれる（１２０μｍ÷０．６３５μｍ＝１８９）。本発明干渉計を９０度回転させれば、その差である６３サイクルが干渉縞として見られる（２５２−１８９＝６３）。それは地球が９０度自転する時間である６時間に割り振れば、１５，１４，１３，１１，７，３となり、グラフにすればｃｏｓカーブ１９となる。このカープを実験によって発見することがマイケルソン・モーリーの主要な目的であった。
【００２４】  図３は、本発明干渉計によって７月２２日から７月２６日までの干渉縞の増減を記録したものである。図４は、図３の７月２２日分をエクセルでグラフ化したものであり、同時に、地球の公転を示すグラフもｃｏｓカーブ１９として併記している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  マイケルソン・モーリーの実験に使われた干渉計を示す図。
【図２】  本発明の速度測定用干渉計を示す構成図。
【図３】  本発明速度測定用干渉計を西方向に向けて設置した時の一週間に渡る干渉縞の動きをモニターしたときの数値を示す図。縦軸が時間、横軸が日付である。
【図４】  図２で示された７月２２日の干渉縞の動きをエクセルでグラフ化した図。縦軸はｋｍ／秒、横軸は一日２４時間を示す。図には地球の公転を示すグラフも付け加えている。
【符号の説明】
【００２６】１      ミラー
２      ミラー
３      ハーフミラー
４      光源
５      スクリーン
６      第二ハーフミラー
７      第二ミラー
８      蒸留水
９      蒸留水管
１０    空気
１１    空気管
１２    第一ミラー
１３    第一ハーフミラー
１４    レーザー光源
１５    レーザー光線
１６    アクリルパイプ
１７    スクリーン
１８    ７月２２日の干渉縞のデータ
１９    地球の公転を示すｃｏｓカープのグラフ
２０    ７月２２日の地球の動きを示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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