惑星

星のTomoちゃん

惑星

惑わす星 惑星

古代の人は夜空に輝く星を観察していると、ほとんどの星(恒星)が同じ位置関係で動いているのに、その中で他の星と違う動きをしている「動き回る星」を見つけた
その「惑う星」こそが惑星です
「惑星」の英語での「Planet」もギリシャ語の「さまよう者」「放浪者」を意味する「Planetes(プラネテス)」から来ているようです

太陽系の惑星

惑星は普通の星(恒星)のように自ら輝いておらず、太陽の反射で輝いています
今は太陽系の惑星は8つ
水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星です

惑星の定義

1.太陽の周りを回っている
2.自分の重力でほぼ球形になっている
3.軌道の周囲の衛星以外の小天体を重力で排除片付けて支配している

私が子供の頃に学校で習ったのは、「9惑星」で「冥王星」も惑星でした
2007年以降に学校で惑星について習った人は「8惑星」だと思います

個々の惑星については別に投稿しますので、今回は太陽系惑星全体の話を…

内惑星と外惑星

これは太陽の周りを8つの惑星がそれぞれ回っているのですが、地球から太陽に近い内側にある惑星なのか外側にあるかです
つまり太陽が中心にあって内側から水星・金星地球火星・木星・土星・天王星・海王星と順番に平面上、同一方向(反時計回り)に回っています(公転)
そして地球からみて内側、つまり太陽に近い水星・金星内惑星と言い
地球より外側を回っている火星・木星・土星・天王星・海王星を外惑星と一般に言います
太陽が中心と言っても楕円上の丁度真ん中ではなく楕円上の焦点の一つの位置に太陽はあります
ケプラーの第1法則:惑星は太陽を一つの焦点とする楕円軌道を描いている

楕円軌道

少し話はズレますが、楕円軌道について簡単に説明します(ケプラーの第1法則)
ただ、私は天文学者でも数学の先生でもないので分かる範囲での説明で了承ください
尚、楕円軌道について理解されている方は、飛ばして読んで下さい

例えば、画用紙に1本の線を引き
その線上にF、F’の2点を取ります
(平面上に2点取ればOKです)
紐に5円玉でも通して(鉛筆だけでもOKです)紐の先をF、F’の2点にくくりつけます
そして紐をピンッと張って5円玉の穴の隙間に鉛筆を図のように立てて、紐を張ったまま慎重に1周走らせます
楕円形が描けたと思います
つまり、その楕円(軌道)は、どの点を取ってもFA+AF’=FB+BF’は成立する
(いわば、紐の長さ一定だから)
この時のFF’を焦点という
(この2つの焦点を通る線分を「長軸」、長軸の半分の長さを「半長軸」と言います)

そしてこの焦点の1つの位置に太陽があるという事です
二つの焦点からの距離の和が常に一定となる軌道を楕円軌道といいます
各惑星が太陽を焦点として同じ平面上を楕円軌道で回っているという事です
ただ実際の惑星軌道は、ここで描いたような細長い楕円形というイメージでなく、ほぼ円に近い楕円軌道です
(太陽F点に近い楕円軌道〔2つの焦点を通る黒線との交点〕を近日点、1番遠い方の交点を遠日点


楕円の形の「丸さ」「つぶれ具合」を表す数値として離心率というものがあります
円は離心率が0です
楕円は0<e<1(1に近いほど細長い楕円)
惑星では、金星約0.0068、地球が0.0167(ほぼ円)、火星が0.0934、そして一番楕円軌道と言われる水星であっても0.2056です

惑星は限りなく円に近い楕円軌道を描いている
太陽は楕円の中心ではなく、どちらか一方の焦点の位置にある

地球型惑星と木星型惑星

さて再び惑星の分類に戻ります

内惑星、外惑星と別の分類で、
地球型惑星として水星・金星・地球・火星と火星までが岩石惑星で岩や金属で出来ていて小さく密度が高い
木星型惑星として木星・土星・天王星・海王星と木星から外側の惑星を=ガス惑星(水素、ヘリウム中心)と言い大きく密度は低い
この木星型惑星をさらに分類すると天王星、海王星は木星、土星より揮発性物質(水、メタン、アンモニアなどの氷成分)が多く巨大氷惑星と言われます

惑星逆行

私が子供の頃、初めてこの「惑星逆行」て文字を見た時、「エッ!」て感じで惑星が逆向きに動く??と驚いたこともありました(笑)
これは、実際に逆向きに動くのではなく、見かけ上逆に動いているように見えると言う事です

惑星は太陽の周りをそれぞれ反時計回りに回っています(公転)
地球は365日で太陽を一周します
他の惑星もそれぞれのスピードで公転しています

公転周期は太陽に近いほど短い(ケプラーの第3法則)
水星は約88日、木星は約12年周期で公転
逆行は地球から見て外惑星にある例えば火星は、地球の外側をゆっくりと回っています
火星が前を走っている時、それを地球が追い抜いていく時、地球から見るとまるで火星が後ろ向きに動いているように見える現象逆行です

下手な図で申し訳ありませんが、イメージ的には左図のような感じです
黄色の〇が地球からの見かけ上の火星の位置です
追い抜くとき一時的に逆に動いたように見える
順行=赤矢印方向に進んで、逆行=黒矢印のようになり再び赤矢印の順行に戻る)
ちなみに赤矢印の先の赤丸点一時止まったように見える点を「留りゅう」と呼びます

このように惑星は星座間をあちらへこちらへと正に惑わす星なのです

また内惑星の水星や金星は地球より公転速度が速く
地球に追いつき、追い抜いて太陽の向こう側に回って行く時、地球からは見かけ上逆に動いているように見えます
地球から見て「1.2」と順行で移動し「3」の時「留」となり、「4」へ逆行となって、再び「5.6」で順行に戻る感じです

このように惑星の動きを観察するだけでも、色々と楽しく思えるでしょう

ケプラーの法則

ケプラーは以下の3つの法則を観測から発見し、のちにニュートンが理論として「万有引力の法則」「運動の法則」を提唱
つまり、この法則は太陽と惑星間だけでなく、ニュートン力学、万有引力が成り立つ条件なら、太陽と彗星や地球と人工衛星でも成り立つのです
簡単に3つの法則を書きますが、詳しく知りたい方は、「国立天文台」サイトででも検索して勉強してください

ケプラーの第1法則(楕円軌道の法則)
惑星は太陽を焦点とする楕円軌道を描く

ケプラーの第2法則(面積速度一定の法則)
惑星と太陽を結ぶ線分が単位時間内に通過する面積は、楕円軌道上の場所によらず一定である
これは、太陽に近い時ほど早く、遠い時ほどゆっくり動いている

ケプラーの第3法則(調和の法則)
惑星の公転周期の二乗は、軌道長半径(惑星と太陽との間の半長軸)の三乗に比例する〔T2∝a3
これは、太陽から近い惑星ほど公転周期は短く(軌道の長半径が小さい)、遠い惑星ほど長くなる

私の分かる範囲で簡単に説明しましたが、興味を持たれた方は他の専門サイト等で深掘りして下さい

今回は惑星全体についての記載でしたが、個々の惑星の「なぜ?」「面白そう」に焦点をあててこれからも投稿していきたいと思いますのでよろしくお願いします




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