太陽系たいようけい — 太陽たいよう・8 惑星わくせい・小しょう天体てんたいとケプラーの法則ほうそく

この章しょうで学まなぶこと

第だい 8 章しょうでは 太たい陽よう系けい を学まなびます。 中心ちゅうしんの 太陽たいよう、 8 つの 惑星わくせい、 そして 小天体しょうてんたい まで、 私わたしたちの 「家いえ」 である太たい陽よう系けい の全ぜん体たい像を見みていきます。

• 太陽たいよう の構こう造ぞう (光球こうきゅう・彩層さいそう・コロナころな) と 黒点こくてん・フレアふれあ を知しる
• 地球型惑星ちきゅうがたわくせい (水星すいせい・金星かなぼし・地球ちきゅう・火星かせい) の共通きょうつう点てんと違ちがいを学まなぶ
• 木星型惑星もくせいがたわくせい (木星もくせい・土星どせい・天王星てんおうせい・海王星かいおうせい) の特とく徴ちょう を押おさえる
• 月つき の構こう造ぞう・満ち欠けみちかけ・潮汐ちょうせき を理り解かい する
• 小惑星しょうわくせい・彗星すいせい・太陽系外縁天体たいようけいがいえんてんたい などの小天おあま体たい を知しる
• 太たい陽よう系けい の 形けい成せい と ケプラーの法則けぷらーのほうそく を学まなぶ
• 望遠鏡ぼうえんきょう と 太陽たいよう観かん察さつ の 安全あんぜん ルールを確かく認にん する

ポイント: 太たい陽よう系けい は中ちゅう心しん の 太陽たいよう が全ぜん質しつ量りょう の約やく 99.86 % を占しめます。 残のこりの 0.14 % で 8 惑星わくせい・衛星えいせい・小天おあま体たい ができている、 という 「太陽たいよう が圧あっ倒とう的てき な主役しゅやくの系けい」 です。

1. 太陽たいよう

太陽たいようの基本きほんデータ

項こう目もく	値ね
半はん径けい	約やく 70 万ばん km (地ち球きゅう の約やく 109 倍ばい)
質しつ量りょう	約やく 2.0 × 10³⁰ kg (地ち球きゅう の約やく 33 万まん倍ばい)
表ひょう面めん 温度おんど	約やく 5800 K
中ちゅう心しん 温度おんど	約やく 1500 万ばん K
主成分しゅせいぶん	水素すいそ約 71 %、 ヘリウムへりうむ約 27 %
年ねん齢れい	約やく 46 億おく年ねん
エネルギー源げん	水素すいそ の 核融合反応かくゆうごうはんのう (水素すいそ 4 個こ → ヘリウムへりうむ 1 個こ)

太陽たいようの内部ないぶ構造こうぞう

領りょう域いき	役やく割わり
中心核ちゅうしんかく (コアこあ)	核融合反応かくゆうごうはんのう が起おこる (半径はんけいの約やく 1/4)
放射層ほうしゃそう	エネルギーが 電磁波でんじは で外そとに運はこばれる
対流層たいりゅうそう	熱あつい流体りゅうたいが対流たいりゅうで表面ひょうめんへ

太陽たいようの大気たいき

層そう	厚あつさ	温度おんど	観かん察さつ
光球こうきゅう	約やく 500 km	約やく 5800 K	普通ふつうに見みえる 太陽たいよう の表面ひょうめん
彩層さいそう	約やく 2000 km	約やく 1 万ばん K	皆既日食かいきにっしょく の際さいに赤あかい縁えん
コロナころな	数すう百ひゃく万まん km 以上いじょう	約やく 100 万まん-200 万ばん K	皆既日食かいきにっしょく の際さいに真珠しんじゅ色しょくの光ひかり

黒点こくてんと太陽たいよう活動かつどう

黒点こくてん は 光球こうきゅう上に見みえる暗くらい部分ぶぶんで、 周しゅう囲い より 約やく 1500 K 低ひくい ため暗くらく見みえます。 強つよい 磁場じば が 対流たいりゅう を抑おさえているために温おん度ど が下さがります。

用よう語ご	意い味み
黒点周期こくてんしゅうき	約やく 11 年ねん (極きょく大だい と極きょく小しょう を繰くり返かえす)
フレアふれあ	黒点こくてん付近ふきんの爆発ばくはつ、 X 線せん・紫外線しがいせん を放出ほうしゅつ
コロナ質量放出ころなしつりょうほうしゅつ (CME)	コロナころな の物質ぶっしつが大量たいりょうに放出ほうしゅつされる現象げんしょう
太陽風たいようふう	太陽たいよう から吹ふく プラズマ の流ながれ

太陽たいよう風ふうと地球ちきゅうへの影響えいきょう

現象げんしょう	内ない容よう
オーロラおーろら	太陽風たいようふう の 荷電粒子かでんりゅうし が高こう緯い度ど の大たい気き と衝突しょうとつし発光はっこう
磁気嵐じきあらし	強つよい 太陽風たいようふう で地ち球きゅう 磁場じば が乱みだれる
通つう信しん障しょう害がい	フレアふれあ や CME で短波たんぱ通信つうしん・GPS・人じん工こう 衛星えいせい に影えい響きょう
宇宙天気うちゅうてんき	太たい陽よう活かつ動どう が起おこす地ち球きゅう周しゅう辺へん の 宇宙うちゅう環かん境きょう を予よ報ほう

2. 太陽系たいようけいの全体ぜんたい像ぞう

太陽系たいようけいの構成こうせい

区く分ぶん	主おもな天てん体たい
惑星わくせい	太たい陽よう を公こう転てん する 8 個この大だい天てん体たい
準惑星じゅんわくせい	冥王星めいおうせい・エリス・ハウメア・マケマケ・ケレス
衛星えいせい	惑星わくせい の周まわりを回まわる天てん体たい (200 個こ以上いじょう)
小惑星しょうわくせい	主おもに 小惑星帯しょうわくせいたい (火か星せい-木もく星せい間) に分ぶん布ぷ
彗星すいせい	氷こおり と塵ちりの天てん体たい、 楕円だえん軌道きどう
太陽系外縁天体たいようけいがいえんてんたい (TNO)	海王星かいおうせい より外側そとがわ

惑星わくせいの公転こうてん軌道きどう

惑星わくせい	太たい陽よう からの平へい均きん距きょ離り (天文てんもん単位たんい [au])	公転周期こうてんしゅうき (年ねん)
水星すいせい	0.39	0.24
金星かなぼし	0.72	0.62
地球ちきゅう	1.00	1.00
火星かせい	1.52	1.88
木星もくせい	5.20	11.86
土星どせい	9.55	29.46
天王星てんおうせい	19.22	84.01
海王星かいおうせい	30.11	164.79

ポイント: 1 天文てんもん単位たんい (1 au) ≒ 1.496 × 10⁸ km、 地ち球きゅう-太たい陽よう の平へい均きん距きょ離り です。

3. ケプラーの法則ほうそく

ドイツの天てん文もん学者がくしゃケプラーけぷらー が 16-17 世紀せいきに 惑星わくせい の動うごきをまとめた 3 つの法ほう則そく です。

法ほう則そく	内ない容よう
第1法則だい1ほうそく (楕円軌道だえんきどう)	惑星わくせい は 太陽たいよう を 1 つの 焦点しょうてん とする 楕円だえん軌道きどうを回まわる
第2法則だい2ほうそく (面積速度一定めんせきそくどいってい)	惑星わくせい と 太陽たいよう を結むすぶ線せんが一いっ定てい時じ間かん に描えがく 面積めんせき は一いっ定てい
第3法則だい3ほうそく (調和の法則ちょうわのほうそく)	公転周期こうてんしゅうき T の 2 乗じょうと軌道きどう長半径ちょうはんけい a の 3 乗じょうの比ひは一定いってい (T² ∝ a³)

ケプラー第だい 2 法則ほうそくの意味いみ

太陽たいよう に近ちかい場ば所しょ (=近日点きんじつてん) では速はやく、 遠とおい場ば所しょ (=遠日点えんじつてん) では遅おそく動うごきます。 これは 角かく運動うんどう量りょう保存ほぞん の帰結きけつであり、 後ごに ニュートンにゅーとん の 万有引力ばんゆういんりょく で説せつ明めい されます。

大事だいじ: ケプラーの法則けぷらーのほうそく は 観かん測そく から導みちびかれた経験けいけん則そく で、 後ごに ニュートンにゅーとん の力りき学がく と 万有引力ばんゆういんりょく から 理り論ろん的てきに導出どうしゅつ されます。 観測かんそく → 法則ほうそく → 理論りろん、 という 科学かがく の歩あゆみの典てん型けい例です。

4. 地球ちきゅう型がた惑星わくせい

地球ちきゅう型がた惑星わくせいの特徴とくちょう

特とく徴ちょう	内ない容よう
半径はんけい	小ちいさい (地ち球きゅう の 0.4-1.0 倍ばい)
密度みつど	大おおきい (約やく 4-5.5 g/cm³)
主成分しゅせいぶん	岩石がんせき・金属きんぞく
自じ転てん速度そくど	遅おそい
衛星えいせい数	少すくない (0-2 個こ)
環たまき	なし

4 つの地球ちきゅう型がた惑星わくせい

惑星わくせい	特とく徴ちょう
水星すいせい	大たい気き ほぼなし、 昼ひる約やく 430 ℃・夜よる約やく -170 ℃、 クレーターくれーたー多
金星かなぼし	二酸化炭素にさんかたんそ の厚あつい大たい気き、 温室効果おんしつこうか で表ひょう面めん約やく 460 ℃、 自じ転てん が逆ぎゃく向むき
地球ちきゅう	液体えきたい の 水みず と 生命せいめい、 酸素さんそ を含ふくむ大たい気き
火星かせい	薄うすい 二酸化炭素にさんかたんそ大たい気き、 過去かこに 液体えきたい の 水みず、 赤色しょく (酸化さんか鉄てつ)、 衛星えいせい 2 個こ

5. 木星もくせい型がた惑星わくせい

木星もくせい型がた惑星わくせいの特徴とくちょう

特とく徴ちょう	内ない容よう
半径はんけい	大おおきい (地ち球きゅう の約やく 4-11 倍ばい)
密度みつど	小ちいさい (約やく 0.7-1.6 g/cm³)
主成分しゅせいぶん	水素すいそ・ヘリウムへりうむ (土ど星せい より外そとは 氷こおり も多た)
自じ転てん速度そくど	速はやい
衛星えいせい数	多おおい (60-90 個こ以上いじょう)
環たまき	あり (土ど星せい が顕けん著ちょ)

4 つの木星もくせい型がた惑星わくせい

惑星わくせい	特とく徴ちょう
木星もくせい	太たい陽よう系けい最さい大だい、 大赤斑だいあかむら (巨きょ大だい な高気圧きあつ)、 ガリレオ衛星ガリレオえいせい 4 個こ (イオ・エウロパ・ガニメデ・カリスト)
土星どせい	美うつくしい 環たまき (氷こおりと岩石がんせき)、 衛星えいせい タイタン (厚あつい大たい気き)
天王星てんおうせい	自じ転てん軸が公こう転てん面めんにほぼ 平行へいこう (=横倒よこだおし)、 氷こおり主成分しゅせいぶんで 氷惑星わくせい に分類ぶんるい
海王星かいおうせい	青あおい色いろ、 強風きょうふう (時じ速そく 2000 km 級きゅう)、 トリトン (逆行ぎゃっこう衛星えいせい)

地球ちきゅう型がたと木星もくせい型がたの比較ひかく

項こう目もく	地球型惑星ちきゅうがたわくせい	木星型惑星もくせいがたわくせい
大おおきさ	小しょう	大だい
密度みつど	大だい	小しょう
主成分しゅせいぶん	岩石がんせき・金属きんぞく	水素すいそ・ヘリウム・氷こおり
衛星えいせい数	少しょう	多おお
環たまき	なし	あり
自転じてん	遅おそ	速はや

6. 月つき

月つきの基本きほんデータ

項こう目もく	値ね
半はん径けい	約やく 1737 km (地ち球きゅう の約やく 1/4)
質しつ量りょう	約やく 7.35 × 10²² kg (地ち球きゅう の約やく 1/81)
地ち球きゅう からの平へい均きん距きょ離り	約やく 38 万ばん km
公転周期こうてんしゅうき	約やく 27.3 日にち (恒こう星せい月)
自転周期じてんしゅうき	約やく 27.3 日にち (公転こうてんと同おなじ)

月つきの表面ひょうめん

部ぶ分ぶん	特とく徴ちょう
月の海つきのうみ (海うみ)	黒くろく平たいら、 過去かこの 溶岩ようがん が固かたまった 玄武岩げんぶがん
月の高地つきのこうち	白しろく凹凸おうとつ、 古ふるい地ち殻かく、 クレーターくれーたー多
クレーターくれーたー	隕石いんせき衝突しょうとつ跡あと、 大たい気き がないため残のこり続つづける

月つきの起源きげん (ジャイアントインパクト説せつ)

約やく 45 億おく年ねん前まえ、 原始げんし地球ちきゅう に 火か星せい サイズの天てん体たい (テイア) が衝突しょうとつし、 飛とび散ちった物質ぶっしつが集あつまって 月つき ができたという説せつが有力ゆうりょくです。 月つきの密度みつどが地ち球きゅう のマントルに近ちかいこと、 アポロ計画アポロけいかく の 岩石がんせき分析ぶんせき結果けっかがこの説せつを支ささえています。

月つきの満ち欠けみちかけ

月つき は自分じぶんで光ひかっているのではなく、 太陽たいよう の光ひかりを反射はんしゃしています。 月つき・地球ちきゅう・太陽たいよう の位い置ち関かん係けい で見みえ方かたが変かわります。

形かたち	名めい称しょう	太たい陽よう-月つき-地ち球きゅう の配はい置ち
全部ぜんぶ暗くらい	新月しんげつ	太ふと-月つき-地ち (順じゅん)
右みぎ半分はんぶん光ひかる	上弦の月じょうげんのつき	直角ちょっかく配はい置ち (右みぎ 90°)
全部ぜんぶ光ひかる	満月まんげつ	太ふと-地ち-月つき (順じゅん)
左ひだり半分はんぶん光ひかる	下弦の月かげんのつき	直角ちょっかく配はい置ち (左ひだり 90°)

満ち欠けみちかけの周しゅう期き は約やく 29.5 日にち (朔望月さくもちづき)。 地ち球きゅう の 公転こうてん の影えい響きょう で恒こう星せい月 (27.3 日にち) より長ながいです。

潮汐ちょうせき

月つき と 太陽たいよう の 万有引力ばんゆういんりょく による海水かいすいの動うごきが 潮汐ちょうせき です。

種しゅ類るい	配はい置ち	干かん満まん の差さ
大潮おおしお	新月しんげつ か 満月まんげつ (一直線いっちょくせん)	大だい
小潮こしお	上弦じょうげん か 下弦かげん (直角ちょっかく)	小しょう

日食にっしょくと月食げっしょく

現象げんしょう	配はい置ち
日食にっしょく	太ふと-月つき-地ち (月つき が 太陽たいよう を隠かくす)、 新月しんげつ のとき起おこりうる
月食げっしょく	太ふと-地ち-月つき (地球ちきゅう の影かげに 月つき が入はいる)、 満月まんげつ のとき起おこりうる
皆既日食かいきにっしょく	太陽たいよう が完全かんぜんに隠かくれる、 コロナころな が観察かんさつできる
金環日食きんかんにっしょく	月つき が遠とおいとき、 太陽たいよう の縁えんが環状かんじょうに見みえる

7. 小しょう天体てんたい

小惑星しょうわくせい

主おもに 小惑星帯しょうわくせいたい (火か星せい-木もく星せい間) に分ぶん布ぷ する岩がん石せき質の小天おあま体たい です。

名称めいしょう	特徴とくちょう
ケレス	最大さいだいの 小惑星しょうわくせい (準惑星わくせい に分類ぶんるい)、 直径ちょっけい約やく 940 km
ベスタ・パラス	大型おおがた小惑星しょうわくせい
イトカワ	はやぶさ がサンプルを持もち帰かえった 小惑星しょうわくせい
リュウグウ	はやぶさ2 がサンプルを持もち帰かえった C型小惑星Cがたしょうわくせい

彗星すいせい

氷こおり と塵ちりでできた天てん体たい で、 太陽たいよう に近ちかづくと 氷こおり が蒸発じょうはつして コマ や 尾お を形けい成せい します。

構こう造ぞう	内ない容よう
核かく	氷こおり と塵ちりの本ほん体たい (数すう km-数すう十じゅう km)
コマ	核かく を包つつむ大気たいきのような部分ぶぶん
ダストの尾ダストのお	太たい陽よう と反対はんたい側がわに伸のびる塵ちりの尾お
イオンの尾イオンのお	太陽風たいようふう に流ながされる イオンいおん の尾お、 まっすぐ

由来ゆらい	場ば所しょ
エッジワース・カイパーベルト	海王星かいおうせい より外側そとがわ、 短たん周しゅう期き 彗星すいせい の故郷こきょう
オールトの雲オールトのくも	太たい陽よう系けい の最さい外がい縁えん、 長ちょう周しゅう期き 彗星すいせい の故郷こきょう

太陽系たいようけい外縁がいえん天体てんたい

海王星かいおうせい より外側そとがわを公こう転てん する天てん体たい の総称そうしょうで、 冥王星めいおうせい や エリス が含ふくまれます。 2006 年ねんに 冥王星めいおうせい が 「惑星わくせい」 から 「準惑星じゅんわくせい」 に分類ぶんるい変更へんこうされました。

流星りゅうせいと隕石せき

現象げんしょう	内ない容よう
流星りゅうせい	彗星すいせい・小惑星しょうわくせい の塵ちりが大たい気き中ちゅうで燃もえ光ひかる
流星群りゅうせいぐん	彗星すいせい が残のこした塵ちりの帯おびを地ち球きゅう が通過つうか (例れい: ペルセウス座流星群ペルセウスざりゅうせいぐん)
隕石いんせき	大たい気き で燃もえ尽つきず地表ちひょうに落おちた物体ぶったい

8. 太陽系たいようけいの形成けいせい

太たい陽よう系けい は約やく 46 億おく年ねん前まえ、 巨きょ大だい な 分子雲ぶんしうん が自身じしんの 重力じゅうりょく で収縮しゅうしゅくして始はじまりました。

段だん階かい	出来事できごと
① 分子雲ぶんしうん の収縮しゅうしゅく	中ちゅう心しん に 原始太陽げんしたいよう、 周しゅう囲い に 原始太陽系円盤げんしたいようけいえんばん
② 微惑星びわくせい の形成けいせい	円えん盤ばん中ちゅうで塵ちりが集あつまり直径ちょっけい km 級きゅうの 微惑星びわくせい
③ 原始惑星げんしわくせい の成せい長ちょう	微惑星びわくせい が衝突しょうとつ合体がったい
④ 惑星わくせい の完成かんせい	太たい陽よう近ちかくは 岩石がんせき 惑星わくせい、 遠とおくはガス 惑星わくせい

スノーライン

太たい陽よう からの距きょ離り が約やく 2.7 au より外側そとがわでは 氷こおり が安あん定てい に存そん在ざい できます。 この境きょう界かい を スノーラインすのーらいん と呼よび、 内側うちがわでは 岩石がんせき の 地球型惑星ちきゅうがたわくせい、 外側そとがわでは 氷こおり とガスを集あつめた 木星型惑星もくせいがたわくせい ができました。

9. 望遠鏡ぼうえんきょうと太陽たいよう観察かんさつの安全あんぜん配慮はいりょ

望遠鏡ぼうえんきょうの種類しゅるい

種しゅ類るい	特とく徴ちょう
屈折望遠鏡くっせつぼうえんきょう	対たい物ぶつ レンズ で集しゅう光こう、 惑星わくせい観かん察さつ向むき
反射望遠鏡はんしゃぼうえんきょう	鏡かがみ で集しゅう光こう、 大口おおぐち径けい が作つくりやすい、 星雲せいうん・銀河ぎんが向むき
電波望遠鏡でんぱぼうえんきょう	電波でんぱ を受信じゅしん、 雲くもや昼ひるでも観測かんそく可か

太陽たいよう観察かんさつの絶対ぜったいルール

絶対ぜったいダメ: 太陽たいよう を 望遠鏡ぼうえんきょう や 双眼鏡そうがんきょう・肉眼にくがんで直接ちょくせつ見みてはいけません。 一いっ瞬しゅん で 失しつ明めい の恐おそれがあります。

安全あんぜんな太たい陽よう観かん察さつ の方法ほうほう	注意ちゅうい点てん
投影板とうえいばん で像ぞうを紙かみに映うつして見みる	望ぼう遠えん鏡きょう の ファインダー に必かならずフタ
専せん用よう 減光フィルターげんこうフィルター (ND5 以上いじょう) を対たい物ぶつ側に装そう着ちゃく	サングラスや CD での代用だいようは厳禁げんきん
日食グラスにっしょくグラス で肉眼にくがん観かん察さつ	規き格かく (ISO 12312-2) を確かく認にん、 1 度どに数すう秒びょう
高校こう の 太陽望遠鏡たいようぼうえんきょう (Hα 専せん用よう)	先生せんせいの指導しどう下かでのみ

夜よるの観察かんさつの安全あんぜん配慮はいりょ

場ば面めん	注ちゅう意い
望ぼう遠えん鏡きょう の設置せっち	平たいらな場ば所しょ、 通行人つうこうにんのじゃまにならない
暗くらがりの移い動どう	赤色あかいろ LED ライト、 段差だんさ注ちゅう意い
山やまでの観かん察さつ	防ぼう寒かん・熊くま鈴すず・大人おとな同行どうこう・気き象しょう急変きゅうへんへの備そなえ
レーザーポインターの使用しよう	飛ひ行こう機や通つう行こう人じんに向むけない

10. ふりかえり

• [ ]太陽たいよう の構こう造ぞう (中心核ちゅうしんかく・放射層ほうしゃそう・対流層たいりゅうそう・光球こうきゅう・彩層さいそう・コロナころな) が言いえる
• [ ]黒点こくてん が周しゅう囲い より暗くらいのは 温おん度ど が低ひくい からと説せつ明めい できる
• [ ]黒点こくてん の 11 年ねん周しゅう期き と フレアふれあ・CME を知しっている
• [ ]ケプラーの法則けぷらーのほうそく 3 つが言いえる
• [ ]地球型惑星ちきゅうがたわくせい と 木星型惑星もくせいがたわくせい の違ちがい (大おおきさ・密度みつど・衛星えいせい数・環たまき) が言いえる
• [ ]月つき の起き源げん (ジャイアント・インパクト説じゃいあんといんぱくとせつ) を説せつ明めい できる
• [ ]月つき の 満ち欠けみちかけ と 日食にっしょく・月食げっしょく の配はい置ち が言いえる
• [ ]小惑星しょうわくせい・彗星すいせい・太陽系外縁天体たいようけいがいえんてんたい の違ちがいがわかる
• [ ]スノーラインすのーらいん が 地球型ちきゅうがた と 木星型もくせいがた を分わけたことを説せつ明めい できる
• 太陽たいよう を 望遠鏡ぼうえんきょう で直接ちょくせつ見みてはいけない と知しっている

この章しょうの安全あんぜん配慮はいりょ

• 太陽たいよう を直ちょく接せつ見ない (望遠鏡ぼうえんきょう・双眼鏡そうがんきょう・肉眼にくがん)、 必かならず 投影板とうえいばん か専せん用よう 減光フィルターげんこうフィルター
• 日食にっしょく観かん察さつ は 規き格かく適てき合ごう 日食グラスにっしょくグラス のみ使し用よう、 サングラス・CD・黒くろい下敷したじきは厳禁げんきん
• 夜や間かん観かん察さつ は 大人おとな同行どうこう、 防ぼう寒かん・足元あしもとの段差だんさ注ちゅう意い
• 望遠鏡ぼうえんきょう の ファインダー にもフタをする (太陽たいよう観かん察さつ中)
• レーザーポインターを飛ひ行こう機や人ひとに向むけない

次じの章しょう: 第だい 9 章しょうではさらに視し野や を広ひろげて 恒星こうせい と 銀河ぎんが を学まなびます。 太陽たいよう のような星ほしがどのように生うまれ・進化しんかし・死しぬか、 そして宇う宙ちゅう全ぜん体たい がどうできたか (= ビッグバンびっぐばん宇う宙ちゅう論ろん) を知しります。