よぉ、桜木建二だ。今回は土星について解説していくぞ。美しい環が特徴の土星は太陽系6番目の惑星だ。肉眼で見える惑星としては土星が一番最後になる。この太陽系の惑星第2位の大きさをほこる土星についてみていこう。
今回は物理学科出身のライター・トオルさんと解説していくぞ。
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／トオル
物理学科出身のライター。広く科学一般に興味を持つ。初学者でも理解できる記事を目指している。
土星について
image by iStockphoto
太陽系第6惑星の土星は木星と同じく巨大ガス惑星と呼ばれます。ガス惑星とは文字通り主成分がガスからなっている惑星のことです。ガス惑星は地球のような岩石型の惑星とは構造が大きく違います。この違いは太陽系の誕生時の太陽からの距離が関係しているようです。望遠鏡画像で土星の周りにあるリング状の構造物を環といいます。土星といえば環のイメージの人も多いと思いますので、環についても簡単に紹介しましょう。
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土星の基礎データ
NASA / JPL / Space Science Institute – http://www.ciclops.org/view/205/Ringworld-Waiting http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/pia06077, パブリック・ドメイン, リンクによる
土星の直径は約12万キロメートル、地球の約9倍で木星についで太陽系第2位の大きさです。太陽から約14億キロメートルの軌道を周期約30年で公転しています。質量は5.7×10の26乗キログラムで地球の約95倍です。ただガス惑星であるため平均密度は1立方センチメートルあたり0.69グラムと、地球の8分の1しかありません。ちなみに、太陽系の惑星の中で平均密度が水より軽いのは土星だけです。木星と同じく約10時間という高速で自転しているため、遠心力によって上下から押しつぶしたような形になっています。歪みの割合は木星より大きく約10パーセントです。主成分は木星や太陽と同じく水素とヘリウムになります。
土星の構造について
Kelvinsong – 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, リンクによる
土星の内部構造は木星と同様にデータが不十分なため理論的予測の段階です。それによりますと、木星と同様中心部に岩石からなる核が存在し、その周りを液体金属状の水素が取り囲み、その周りに水素とヘリウムのガスが取り巻いていると予想されています。木星も熱を発生していて一部は重力による圧縮のための発熱（ケルビン・ヘルツホルム機構）で説明できるのですが、それでは不十分なため次のモデルが提案されているようです。木星にあるヘリウムは周りの水素よりも重いため、重力によって次第に落下していきます。そのさいに液体金属状の水素の中をヘリウムの液滴が雨のように落下していき、その摩擦熱による発熱が残りの熱量になるというモデルです。土星の上層部にヘリウムが予想より少ないことも根拠の一つになっています。
土星の大気について
NASA/JPL-Caltech/SSI – http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-203, パブリック・ドメイン, リンクによる
土星にも木星と似たような大気が存在すると考えられ、木星ほどはっきりとはしていませんが、同様の帯状の雲が観測できます。一番上層部の雲はアンモニアの氷、その下が水の氷、その下は液化したアンモニアが含まれているようです。木星ほどではありませんが土星の大気の運動も非常に活発で、吹いている風の速度は時速1800キロメートルにも達します。土星にも木星のような渦が発見されているようです。土星の稲妻のエネルギーは地球の稲妻の約1000倍もあります。上記の画像は2011年に惑星規模で発生した超嵐のものです。
土星の環について
NASA/JPL/Space Science Institute – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08389, パブリック・ドメイン, リンクによる
土星を特徴付けているのはやはりその大きな環でしょう。実は土星ほど大きくはありませんが、木星、天王星、海王星にも環はあります。環の大きさは、はっりきしたもので土星の中心から約14万キロメートル、薄いもので約48万キロメートルになり、これは土星の半径の約8倍です。横の大きさに比べ、厚さは厚いところでも数百メートル以下と非常に薄くなっています。構成しているのはほとんどが水の氷でわずかに他の物質が付着した、マイクロメートルからメートル単位までの微粒子です。そのため地球から見ると結構詰まって見えますが、実際はわりとすかすかの構造になります。外側からE、G、F、A、B、C、Dという名前です。上記の画像はD環からA環までの画像になります。2009年これらのかなり外側にもドーナツ状の環があることが発見されました。
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