太陽系を解剖しよう!

太陽系

みなさん、こんにちは!

今回は、私たちの地球が存在する「太陽系」についてお話ししたいと思います。早速、私たちにとって一番身近な宇宙とも言える太陽系について一緒に見ていきましょう!

「星」についてのまとめ

まずはじめに、よく「星」として一括りにされる天体についてまとめておきましょう。

  1. 恒星:太陽のように、自ら光を発する星
  2. 惑星:地球のように、恒星の周りを公転している星。自ら光ることはできない
  3. 衛星:月のように、惑星の周りを公転している星。これも自ら光ることはできない

恒星とは、星の中の燃料を燃やして光り輝く天体です。夜空に輝く星々は、全て太陽の仲間である恒星です。
(註:月はもちろんのこと、木星や金星も夜空で光って見えることがありますが、これらは全て太陽の光を反射しているだけです)

次に惑星とは、地球のように恒星の周りを公転している星のことです。自ら輝くことはできず、恒星から届く光こそが彼らにとっての唯一の明かりです。地球や火星のように岩石でできた惑星、木星や土星のようにガスでできた惑星、海王星や天王星のように水や氷が多く含まれる惑星など豊富な種類があります。

惑星によっては、その周囲を公転する衛星を持っているものもあります。ご存知の通り、地球には美しい月がありますね!火星は、実は衛星を2つも持っているんですよ。でもどちらの火星の衛星も月よりもずっと小さくて軽いです。月は潮の満ち引きなど地球環境に対して影響を与えているので、もし月と火星の衛星が入れ替わったとしたら、地球の環境は今とは全く違うものになっていたでしょうね!

恒星である太陽。
惑星の一つである地球。
地球の衛星である月。

太陽系とは?

では星についての紹介が終了したところで、次は太陽系について考えていきましょう!

皆さん、太陽系って言葉はなんとなく聞いたことがある思いますが、具体的には何を指しているか、そしてどこまでが太陽系の範囲なのかご存知ですか?答えは、「太陽と太陽の周りを公転している天体」が太陽系に属する天体で、「太陽の重力が支配的な範囲」が太陽系の領域です。ですので、10年くらい前に冥王星が惑星ではなくなるというニュースが話題となりましたが、惑星ではなくなった今でもちゃんと太陽系のメンバーのままなんですよ!

太陽系のイメージはこんな感じです。このように太陽を中心として、惑星や惑星などの天体が太陽の重力で公転している集団のことを太陽系と呼びます

太陽系のイメージCG。天体間の大きさの比率は性格だが、距離は任意である。Wikipediaより引用。

太陽

まずは太陽系の中心にどしっと存在している太陽から見ていきましょう。この画像を見ても、太陽がいかに他の惑星よりも大きいかがわかりますね。それもそのはず、なんと太陽の重さは太陽系全体の重さの99.8%も占めているのです!こんなに重いからこそ、太陽から遠く離れた場所を回っている冥王星などもしっかりと重力で捕まえていられるのですね。

太陽の表面温度はおよそ6000度です。それなら、特殊素材の探査衛星を開発すれば、いつか人工衛星を太陽に着陸させられるかも!と思った方もいるかもしれませんね。しかし残念、太陽にはどう頑張っても着陸できないんです…。

なぜなら、太陽の表面は99.9%が水素やヘリウムといったガスからできているからです。そこに着陸しようとするのは、まるで雲の上に立とうとするようなものです。残念ですが太陽への着陸は諦めて、上空からの観測で我慢しましょう!

では内部はどうなっているのでしょうか?太陽の一番中心は太陽核などと呼ばれるのですが、ここで莫大なエネルギーを作り出しています。そして太陽核の外側にどんどんエネルギーが受け渡されてゆき、最終的に表面までやってきて光り輝いているのです。さらにそこから宇宙空間を通して地球に降り注ぎ、私たちに健やかな日差しを届けてくれているのですね。普段何気なく浴びている日光も、実は太陽の奥底から発せられたエネルギーであると考えるとちょっと驚きですよね!

惑星

次は太陽系に彩りを添える惑星について見ていきましょう。太陽系に属する惑星は、「水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星」の8つですね!冥王星は残念ながら「準惑星」という天体に降格してしまいました…。

先ほどの画像を見ても分かる通り、太陽に近い4つの惑星と遠い4つの惑星で大きさが違うのがわかりますね。内側4つ(水星、金星、地球、火星)は地球のように岩石でできた惑星なので「地球型惑星」と呼ばれています。一方で外側4つ(木星、土星、天王星、海王星)は地球型惑星よりも大きく、かつ惑星表面が岩石ではないという共通点があるため「木星型惑星」と呼ばれています。上の画像を見ても分かる通り、木星型惑星の中でも内側2つ(木星と土星)と外側2つ(天王星と海王星)を比べると明らかに大きさも見た目も違いますよね。ですので、表面がメタンやアンモニアを含む水や氷でできている天王星や海王星は「海王星型惑星(または天王星型惑星)」と区別されて呼ばれたりもします。

海王星の画像。美しい青色は、惑星の表面に存在するメタンガスが赤い色を吸収することで生じている。

先ほど、太陽系の重さは太陽が99.9%も占めているとご紹介しました。残り0.1%の重さのうち、その99%以上の重さはなんと木星型惑星が占めているのです。いかに木星型惑星が巨大かということが分かりますね!

本当は個々の惑星について詳細に見ていきたかったのですが、それだと記事があまりにも長くなってしまいますね…。太陽系の惑星の詳細については、また今度別の記事でご紹介しますね。

小惑星帯とオールトの雲

さて、ここで太陽系を俯瞰したイメージ画像を見てみましょう。

太陽系の俯瞰図。火星(Mars)と木星(Jupiter)の軌道の間に小惑星が密集している領域が見える。Credit: National Geographic Society

ここで火星(Mars; 薄緑の円)と木星(Jupiter; 緑色の円)の間の領域に注目してみてください。その軌道に太陽系の惑星はありませんが、小さな粒が円状に並んでいることがわかると思います。そうなんです、火星と木星の間の距離はかなり離れているのですが、実はそこに「小惑星帯」と呼ばれる小さな岩石惑星の集まりがあるのです。

小惑星は惑星ではないのであまり注目されないのですが、彼らだって立派な太陽系の一員です!それでは、なぜここだけ惑星ができなかったのでしょうか?実は本来であればこの小惑星が集まり合体して惑星が形成されてもおかしくなかったのですが、小惑星が集まろうと思っても隣にある木星の重力が強すぎて小惑星が集まれず合体して惑星となることができなかったから、と言われています。オカルトの世界ではかつてここに惑星があったが破壊されたという説明が見受けられますが、それを示す観測証拠は一切ありません科学的に裏付けのない、誤った情報を鵜呑みにしないようにご注意ください

この小惑星帯は観測によって存在が確かめられていますが、太陽系の外縁部にも小惑星帯があると言われています。冥王星の公転軌道よりも遥か遠く(太陽からおよそ1.5兆キロメートル)に「オールトの雲」と呼ばれる小惑星帯が太陽系を囲むように存在していると言われています。地球の周囲にやってくる彗星の一部は、オールトの雲から来ていると言われています。ですがオールトの雲があると考えられている場所があまりにも遠すぎるので、観測しようにも現在の観測技術では小惑星の姿を捉えることが困難で、オールトの雲の存在も未だ確証は得られていません

オールトの雲の概念図。太陽系を取り囲むように小惑星が分布していると考えられている。軸のAUとは、太陽と地球の距離を1AUとして定義した「天文単位」を表している。太陽系で最も遠い惑星である海王星は、およそ30AUである。Credit: Space Facts

太陽系の惑星形成について

ここまでは太陽系にはどんな天体があるのかをみてきました(衛星は省略してしまいました笑)。それでは、太陽系の惑星はどうやって形成されたのでしょうか。まだ惑星形成について完全に確立された理論はないのですが、現在標準的に受け入れられているモデルについて簡単にご紹介します。

さて、ここで『小惑星帯とオールトの雲』のセクションでお見せした太陽系の俯瞰図を改めて見てみましょう。何か気がつくことはありませんか?・・・そうです、一番内側を公転している水星Mercury; 赤い軌道から外側の海王星Nepture; 紫色の軌道までほとんど同一の平面状を公転しているのです!これは太陽系の惑星の形成過程と深く関わっています。

太陽系の惑星形成標準モデルの概念図。太陽の周りに形成された円盤の中に小さな惑星(微惑星)が形成され、それらがさらに集まって原始惑星、そして惑星へと進化してゆくと考えられている。Credit: 理科年表、国立天文台

ちょっと縦長でスマホだと見辛いかもしれませんが、国立天文台の小久保英一郎教授が作成された太陽系における惑星形成の標準モデルの図をお見せします。

できたばかりの太陽は、塵や氷でできた木星の輪っかを大きくしたような円盤(原始惑星系円盤と呼びます)を持っていました。その円盤の中で、塵や氷が集まって大きくなり微惑星と呼ばれる小さな塊が作られていきました。そして微惑星同士もさらに集まって大きくなり、おおよそ月くらいの大きさの原始惑星と呼ばれる、現在見られる惑星の原型ができあがります。さらにさらに原始惑星同士も合体して大きくなり、太陽系の惑星が誕生したと考えられています。

太陽系の銀河系での位置

太陽系は銀河系に属しています。それでは、銀河系の一体どのあたりに位置しているでしょうか?最新の観測により明らかになった、銀河系内での太陽系の位置をお見せいたします。

銀河系における太陽系の位置。黄色の矢印で指し示された位置が、太陽系が存在すると思われている位置。Credit: Caltech

かつて人類は、地球こそが宇宙の中心に位置していると信じていました。ところが科学の進歩により地球中心の天動説が否定され、地球は宇宙に存在するありふれた銀河に属する一つの小さな天体であることが判明しました。

そしてさらに観測が進み、銀河系内での太陽系の位置が明らかとなりました。なんと地球は宇宙の中心どころか、銀河系の中でも割と隅の方にあったのです!私たちの太陽系は天の川銀河の中心から離れた、渦巻銀河の腕に存在する惑星系だったのです。

天の川銀河は渦巻銀河なので、銀河の腕の部分は回転しています。なんと太陽系は、天の川銀河の中心に対して時速83万キロメートルという信じられない速度で回っているのです!速すぎてちょっと想像できない速度ですね(笑)しかしこんなに高速で銀河系内を回転していても、太陽系が銀河系を一周するためには2.3億年もかかりますいかに天の川銀河が大きいかと言うことが分かりますね。

最後に

いかがでしたでしょうか。私たちにとって一番身近な宇宙である太陽系ですが、詳しく見てみるとたくさんの発見がありましたね!

今回の記事は、一部で以下のウェブサイトを参照しました。

Our Solar System
An overview of our local neighborhood in the Orion arm of the Milky Way galaxy.

ここによると、太陽系の衛星の数は200個以上、小惑星は99万個と恐ろしいことが書いてありますね(笑)一番身近に思える太陽系ですが、やはりそのスケールは想像以上に大きいですねw

本日もお読みくださりありがとうございました!また次の記事でお会いしましょう。

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コメント

  1. たおぷー より:

    stargazingさん♪
    一番身近な太陽系でさえ、よく知らないことばかりでした。
    分からなくなった時はここに来ればほぼ全て教えてくれるので嬉しいです!
    この基本を見てから重力レンズを見にいくと、また新たな見方が出来ますね。

    • stargazer stargazer より:

      たおぷーさん、いつもコメントありがとうございます!

      果てしなく遠くの宇宙はロマンがありますが、太陽系も探査衛星で直接見ることができる宇宙なので面白いですよね!
      このブログでたおぷーさんと宇宙をリンクさせられたのならこの上なく嬉しいです(笑)

  2. たおぷー より:

    このコメントは管理者だけが見ることができます

    • stargazer stargazer より:

      大丈夫ですよ、スマホから頂いたコメントと同じような感じで見えています!
      スマホで使っていたnoteアカウントも、もちろんそのままPCで使えますよ。
      最悪PCトラブルが生じたら初期化しちゃえばいいわけなので、今のうちにPCを色々といじり倒して使ってみた方がいいですよ!

  3. たおぷー より:

    stargazingさん♪
    いつも有り難うございます(>_<)
    最悪初期化を心の御守りにいじり倒してみます!

    銀河は絶対に美味しいはずです(笑)

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