衛星

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主要な衛星の大きさ比較

衛星(えいせい、英語: natural satellite)は、惑星準惑星小惑星の周りを公転する天然の天体。ただし、惑星のなどを構成する岩石などの小天体は、普通は衛星とは呼ばれない。

地球の衛星である月が有史以前から存在を知られていた唯一の衛星であるが、コペルニクス以前の天動説では惑星の一つと考えられていた。ガリレオ・ガリレイが木星に発見した4つの衛星いわゆるガリレオ衛星が有史以後発見された最初の衛星である。そしてヨハネス・ケプラーによって地動説が優勢になるなり、ラテン語で従者を意味するsatellesから「衛星」と呼ばれるようになった。

人間が作った人工天体の場合には天然の衛星(自然衛星)と区別するために「人工衛星」(: Artificial Satellite) と呼ぶが、これを単に「衛星」と呼ぶことも少なくない。英語では、口語的に "moons" という言葉で、日本語でも「(惑星)の月」という呼び方で、月にかぎらず、各惑星等の衛星全般を指すこともある。

衛星の周りを公転する天体を孫衛星と呼ぶ。天然の孫衛星は現在のところ発見されておらず、一時的に存在できたとしても軌道が不安定であると考えられている。

太陽系内の惑星のうち水星金星以外の6個、準惑星のうち冥王星エリスハウメアマケマケの4個は、それぞれ少なくとも1個の衛星を持つ。また、20世紀末以降の観測により衛星を持つ小惑星も100個以上が確認されている(2007年現在)。

地球はやや特殊なパターンで、衛星が極めて大きいものが1つだけあるという構造であり、の質量は地球の81分の1に及ぶ。他の惑星の衛星の場合は質量比がはるかに小さく、大きくてもそれが属する惑星の1万分の3程度が普通で、次に大きい海王星に対するトリトンの質量比が約5000分の1である[1]1978年に発見された冥王星の衛星カロンは、質量比7分の1と更にこれを凌駕するものであった。当時は冥王星は惑星とされていたために、さらに特異な例とされていて、地球や月の例やこれらを二重惑星とする意見もあった。しかし、通常はこれらも衛星の範疇に含める慣例となっている。(二重惑星の項を参照のこと)

安定する条件[編集]

惑星からロシュ限界以上に離れている事
惑星に近すぎると、惑星の重力が原料のデブリの凝集を防ぐので球状の衛星に成れない[2]
同期軌道の外側に存在している事
衛星が同期軌道より内側を公転していると潮汐力の影響で惑星の自転速度を上げるため、自身の運動エネルギーを失ってしまい軌道がどんどん降下して(同時に公転周期も短くなり)ロシュ限界に突入してしまう。
逆に同期軌道より遠い場合は惑星の自転速度から運動エネルギーをもらい徐々に軌道が上がっていき公転周期が長くなるが、惑星の自転速度も遅くなるので最終的にこれらが釣り合い、衛星の公転周期=惑星の自転周期になった所で止まるので安定する[3]
逆行衛星でないこと
逆行衛星の場合、潮汐力で惑星の自転と自身の運動エネルギーが相殺し合って運動エネルギーを失うので、最初の軌道がいかに離れていても降下していき、最終的に衛星はロシュ限界に突入する[4]
衛星が1つだけか、惑星が衛星よりはるかに大きく複数の衛星が軌道共鳴の関係にある事。
基本的に複数の衛星は不安定で惑星との潮汐力の影響で軌道が変わっていく際に均一に移動していかず、最終的にくっついて1つになってしまう。
これを防ぐには木星のガリレオ衛星のようにそれぞれの衛星が軌道共鳴にあることで、これならばお互い運動エネルギーを得ては失うことを周期的に繰り返して行く必要があるが、これは惑星が衛星よりはるかに大きい場合にのみ成立し、月と地球のような衛星が惑星の質量に近い場合は不可能である[5]

また、衛星の形成原因は以下の4通りの説が出されている[6]

  • 惑星とともに形成された
  • 惑星から分裂した(ただし極めて考えにくい[7]
  • 衝突によって惑星から分離した
  • 惑星によって捕捉された

これらのうち惑星とともに形成された説は惑星に対し質量が相当大きな衛星も存在し得る(ガス惑星と地球サイズの衛星という組み合わせも可能)が、捕捉説は天体が大きくなる[8]と惑星の引力で補足が困難になるため成立しなくなる他、衝突説は岩石惑星の場合は良いが、ガス惑星の場合衝突で放出されるものの大半が水素やヘリウムといったガスなのですぐに散らばり、大きな衛星形成は困難になるといった違いがある[9]

また、逆行衛星の場合は捕捉説以外の成因はほぼ不可能で、海王星のトリトンはこうした逆行軌道であることから過去に海王星が捕捉した天体というのが定説となっている[10]

組成[編集]

太陽系内の衛星のうち、地球の月やイオは主に岩石で出来ている。その他の衛星は主に岩石と氷で出来ている[要出典]が、エウロパなどのように岩石からなるの周囲を厚い氷の層が覆っているものと、カリストなどのように分離しきらず岩石と氷が混ざった状態のものがあると考えられている。

多くの衛星はメタンなどの炭素化合物やアンモニアなどの窒素化合物を含んでいる。タイタンは主に窒素からなる濃い大気を持ち、地表には液体のメタンが存在する。

太陽系の惑星と準惑星の衛星[編集]

直径 (km) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 ハウメア マケマケ エリス
5000+ ガニメデ タイタン
4000 - 5000 カリスト
3000 - 4000 イオ
エウロパ
2000 - 3000 トリトン
1000 - 2000 レア
イアペトゥス
ディオネ
テティス
チタニア
オベロン
ウンブリエル
アリエル
カロン
500 - 1000 エンケラドゥス
100 - 500 アマルテア
ヒマリア
ミマス
ヒペリオン
フェーベ
ヤヌス
エピメテウス
ミランダ
シコラクス
パック
ポーシャ
プロテウス
ネレイド
ラリッサ
ガラテア
デスピナ
ヒイアカ
ナマカ
S/2015 (136472) 1 ディスノミア
50 - 100 テーベ
エララ
パシファエ
プロメテウス
パンドラ
ビアンカ
クレシダ
デスデモナ
ジュリエット
ロザリンド
ベリンダ
キャリバン
タラッサ
ナイアド
ハリメデ
ネソ
ヒドラ
ニクス
10 - 50 フォボス
ダイモス
シノーペ
リシテア
カルメ
アナンケ
レダ
アドラステア
メティス
ヘレネ
テレスト
カリプソ
アトラス
パン
ユミル
パーリアク
タルボス
イジラク
キビウク
アルビオリックス
シャルナク
ポリデウケス
コーディリア
オフィーリア
プロスペロー
セティボス
ステファノー
フランシスコ
ファーディナンド
ペルディータ
マブ
キューピッド
サオ
ラオメデイア
プサマテ
ヒッポカンプ
ケルベロス
ステュクス
0 - 10 カリロエ
テミスト
メガクリテ
タイゲテ
カルデネ
ハルパリケ
カリュケ
イオカステ
エリノメ
イソノエ
プラクシディケ
アウトノエ
スィオネ
ヘルミッペ
アイトネ
エウリドメ
エウアンテ
エウポリエ
オーソシエ
スポンデ
カレ
パシテー
ヘゲモネ
ムネメ
アオエデ
テルクシノエ
アルケ
カリコレ
ヘリケ
カルポ
エウケラデ
キレーネ
コレ
ヘルセ
S/2010 J 1
S/2010 J 2
ディア
S/2016 J 1
S/2003 J 18
S/2011 J 2
Eirene
Philophrosyne
S/2017 J 1
Eupheme
S/2003 J 19
Valetudo
S/2017 J 2
S/2017 J 3
Pandia
S/2017 J 5
S/2017 J 6
S/2017 J 7
S/2017 J 8
S/2017 J 9
Ersa
S/2011 J 1
S/2003 J 2
S/2003 J 4
S/2003 J 9
S/2003 J 10
S/2003 J 12
S/2003 J 16
S/2003 J 23
スットゥングル
ムンディルファリ
スカジ
エリアポ
スリュムル
ナルビ
メトネ
パレネ
ダフニス
エーギル
ベブヒオン
ベルゲルミル
ベストラ
ファールバウティ
フェンリル
フォルニョート
ハティ
ヒュロッキン
カーリ
ロゲ
スコル
スルト
アンテ
ヤルンサクサ
グレイプ
タルクェク
(S/2004 S 3)
(S/2004 S 4)
(S/2004 S 6)
S/2004 S 7
S/2004 S 12
S/2004 S 13
S/2004 S 17
S/2006 S 1
S/2006 S 3
S/2007 S 2
S/2007 S 3
S/2009 S 1
トリンキュロー
マーガレット
  • 木星・土星の50km以下、天王星の100km以下は登録番号順
  • ()付きは存在しない可能性があるもの

比喩表現[編集]

衛星の比喩として「衛星都市」、「衛星国家」などの表現も用いられる。

脚注[編集]

  1. ^ カミンズ(2010)p.30-31・67
  2. ^ カミンズ(2010)p.69-70
  3. ^ カミンズ(2010)p.69-71
  4. ^ カミンズ(2010)p.128-135
  5. ^ カミンズ(2010)p.337
  6. ^ カミンズ(2010)p.31・117
  7. ^ カミンズ(2010)p.338
  8. ^ 地球と月の比率(81:1)ぐらいなら片方が既存の小さな衛星に運動エネルギーを与えて放り出し、自分の速度を落として捕獲されることも可能だが(カミンズ(2010)p.39-41)、既知のガス惑星中最小の海王星と岩石惑星中最大の地球程度の質量比(17:1)になると捕捉がほぼ不可能になる。
  9. ^ カミンズ(2010)p.67-68
  10. ^ カミンズ(2010)p.117-121

参考・関連文献[編集]

  • ニール・F・カミンズ『もしも月が2つあったなら』増田まもる訳、東京書籍、2010年。ISBN 978-4-487-80494-8。
  • 『完全図解・宇宙手帳―世界の宇宙開発活動「全記録」』(ブルーバックス、2012年03月 ISBN 978-4062577625)- 衛星の直径や離心率、等級のデータが掲載されている。

関連項目[編集]