自由落下

遊園地でフリーフォールに乗った瞬間、体がふわっと浮く感覚を思い浮かべてみてください。日常では、重いボウリングの玉のほうが軽い羽よりもずっと速く落ちます。そのため、「重いものほど速く落ちる」と直感的に思いがちです。しかし、そこには隠れた邪魔者がいます。そう、「空気」です。

空気に満ちた部屋では、羽は広い面積で空気を受け止め、ひらひらとゆっくり舞い落ちます。一方、鉄球は空気をものともせずに突き抜けて落ちていきます。では、巨大なガラス管から空気をすべて抜いて「真空状態」にしたらどうなるでしょうか？ 驚くことに、羽と鉄球はまったく同じ瞬間に底へ着地します。

実際にアポロ計画で月に降り立った宇宙飛行士が、空気のない月面でハンマーと羽を同時に落とした際も、2つの物体は並んで同時に地面に落ちました。邪魔をする空気がなければ、すべての物体は地球（または月）が引っ張る力だけに反応するからです。

ここでひとつ疑問が湧きます。「重い物体ほど地球が強い力で引っ張るはず。それなら鉄球のほうが羽よりも速く落ちるのが自然では？」と。この謎を解く鍵こそが、物体の頑固さ、つまり「慣性」です。

軽いベビーカーは少し押すだけで簡単に動きますが、重いトラックを動かすには途方もない力が必要です。物体は、含まれる物質の量、つまり質量が大きいほど、今の状態を維持しようとする性質（慣性）が強くなります。そのため、質量が大きい物体ほど動かすのが大変になります。

地球が引っ張る力（重力）は質量に比例して大きくなります。しかし、その力に抵抗して動きにくがる慣性も、まったく同じ割合で大きくなるのです。「より強く引っ張る力」と「動かしにくさ」が互いに完全に打ち消し合います。その結果、軽かろうが重かろうが、1秒ごとに増していくスピード（加速度）が完全に一致するのです。

地表付近で自由落下する物体は、1秒たつごとに秒速約9.8メートルずつ速度が増していきます。これを重力加速度と呼びます。1秒後には時速約35キロ、2秒後には時速約70キロへと、一定のペースでスピードが上がっていくのです。

宇宙ステーション（ISS）にいる宇宙飛行士たちが宙に浮いているのも、実は重力がないからではありません。ステーション自体が地球に向かって絶えず自由落下を続けているのです。ただ、前へ進むスピードが凄まじく速いため、地球の丸いカーブに沿うように落ち続け、地面に激突しないだけなのです。

このように物体が重力だけを受けて落下しているとき、物体の中にあるあらゆるパーツや人間の内臓もすべて同じ速度で落ちています。そのため、床が体を支えてくれる力を感じられず、「無重量状態（無重力）」を体験することになります。エレベーターのワイヤーが切れた瞬間に体がふわりと浮くような感覚になるのも、まさにこれが理由です。