土星について

(ニュートン 2014年7月号から抜粋)

土星は、木星と同じく、外側は水素ガス、その内側は金属状態の水素になっていて、
コアはよく分かっていません。

密度はとても小さく、もし水槽に入れたら水に浮きます。

極度に軽いため、自転によって扁平な形になっている。

土星の自転軸の角度は、26.7度です。

ガス惑星なのに自転軸の傾きが大きいのは、謎とされています。(同じガス惑星の木星は3.1度です)

土星には、非常に立派なリングがあります。

なぜこれほどのリングが発達しているかは、分かっていません。

リングの実体は、「膨大な数の直径10m以下の氷の固まりが、円盤状に分布したもの」です。

リングの厚さは、数十mしかありません。

この氷の固まり達は、土星の周囲を公転しています。

リングが出来た理由としては、主に2つが考えられています。

1つ目は、「土星の周囲のガスとちりがリングになった」です。

2つ目は、「氷が主成分の天体が土星にぶつかって、粉々になってリングになった」です。

(2014年10月25日に作成)

(惑星地質学 東京大学出版会から抜粋)

土星は、太陽系で2番目に大きい惑星である。
大きく目立つ環を持つことで有名だ。

土星の大気や内部は、木星とよく似ている。(この2つは巨大ガス惑星)

大気は、水素とヘリウムが大半を占めていて、少量のメタンやアンモニアが含まれる。

内部は圧力により水素は金属になっていると推測されていて、さらに内部は岩石や金属から成る中心核があると考えられている。

ただし、木星の3分の1以下の質量のため、重力も弱くて、水素は木星ほど高密度に圧縮されていない。

土星は多数の衛星を従えており、現在(2008年1月)までに60個以上が発見されている。

この中で大きな7つ(内側から順にミマス、エンセラダス、テティス、ダイオーネ、リア、タイタン、アイアペタス)の軌道面と公転方向は、土星の赤道面と自転方向にほぼ一致する。

こうした特徴の衛星は、規則衛星と呼ばれている。

衛星の中でひときわ巨大なタイタンは、衛星総質量の9割以上を占める。

エンセラダスは、潮汐力の作用で氷成分が熱せられ、ガスと氷粒子を現在も放出している。

放出された氷成分は、土星リングを構成する粒子になり、一部は自身やほかの衛星に降り積もっていると考えられる。

土星の小衛星には、軌道面が土星の赤道面から大きく傾いていたり、土星の自転方向とは逆向きに公転しているものが多い。

これらは、太陽を回っていた小天体が土星の重力に捕えられたと考えられている。

カッシーニ探査機が調査したフィービーもそのような衛星の1つで、表面反射スペクトルや平均密度が冥王星などのカイパーベルト天体によく似ており、外来のものである事を示唆している。

1977年に天王星に環が発見されるまで、土星は環をもつ唯一の惑星と考えられていた。

土星の環は、発見された順にA~Gまでの名前がつけられている。

AリングとBリングは、地球から望遠鏡で容易に観測できる。

CとDは、その内側にある。

Aのすぐ外に細いFがあり、さらに外に希薄なGとEがある。

個々のリングの内部には、より複雑な微細構造がある。

ボイジャー探査機は、微細構造の存在を明らかにし、我々を大いに驚かせた。

2004年に土星に到着したカッシーニ探査機は、さらに微細な姿まで明らかにした。

土星の環は、氷を主成分とする粒子で出来ている。

粒子のサイズは、AリングとBリングでは1cm~10m、Fリングではμm~cm、他のリングはμmである。

Eリングは衛星エンセラダスの軌道の位置で最も濃いため、エンセラダスが起源であると考えられる。

Eリングの粒子とエンセラダスは相互作用しているらしい。
実際にカッシーニはエンセラダスの表面から氷粒子が噴出しているのを発見した。

このリングは、内側は衛星ミマスの軌道、外側はタイタンの軌道まで広がっている。
希薄であるがとても幅広いリングである。

リング内にある隙間は、中にいる小衛星が粒子をはね飛ばして形成する。

この理論は、カッシーニがAリングの隙間の中に小衛星ダフニスを見つけた事で証明された。

衛星は隙間を作るだけでなく、細い環を維持する働きもしている。

Fリングの細く部分的にねじれた形状は、Fリングを挟む軌道をもつプロメテウスとパンドラの重力で作られている。

(2017年1月1~2日に作成)


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