「太陽と太陽系の惑星」特徴。現象。地球との関わり。生命体の可能性

太陽系

太陽(Sun)

ストーンヘンジと日食。月の光と月食

 イギリスのストーンヘンジという、巨大な石の遺跡は、古代の魔術師達の儀式場という説がオカルティストに人気である。
 一方で、天文学者は、この遺跡は、食現象。
特に『日食(solar eclipse)』を予測するための古代コンピュータなのではないか、とよく提唱する。

 『食(eclipse)』とは、(星などの)天体が、別の天体の影に入ったりして、観測出来なくなる現象。
日食とは、月と重なってしまい、地球から太陽が見えなくなってしまう食現象。
一方で、『月食(Lunar Eclipse)』は、太陽の光が地球に阻まれ、月に届かない時に起きる。

 月食は、月の光が、太陽の光の反射である為に、起きる現象である。
太陽を巡る、惑星の光のほぼ全てはそうである。

恒星。水素とヘリウムの核融合。99.86%の質量

 『恒星(fixed star)』と呼ばれる太陽のような星は、内部で水素をヘリウムに変換し、その過程で光を放出する。
光はエネルギーであり、エネルギーは水素やヘリウムのような質量でもあるからこその変換過程である。
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太陽(恒星)とは、天然の原子炉な訳である。

 そのエネルギーは凄まじく、太陽系内において、全体のエネルギー(質量)のだいたい99.86%くらいが、太陽のものとされる。
我々は、案外省エネで生きている訳である。

太陽の死と寿命。白色矮星。中性子星。ブラックホール

 しかしこの宇宙は無限。
であったとしても、一定の範囲内でのエネルギーは有限である。
つまり太陽はやがて、内部のエネルギーを少なくし、自らの重力に耐えれなくなる。
 そうなると太陽は最終的に潰れ、『白色矮星(white dwarf)』か『中性子星(neutron star)』。
あるいは『ブラックホール』になると考えられている。
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 (特定の原子の崩壊具合などから計算できる)太陽系を飛び交う隕石などの出来た時期から、太陽系は45~50億年くらい前に誕生したと考えられている。
そして太陽くらいの質量の恒星が、現在のような核融合を続けてられる時間は100億年ほどであるという。
 つまり太陽は後、50億年ほど、ああやって存在しているのだと思われる。

太陽黒点。太陽表面の温度

 太陽の表面に、時折黒い点のようなものが観測される事がある。
これは既に古代ギリシャの時代には観測され、太陽のシミではないかと唱える者もいたという。
しかしアリストテレスを初め、多くの者が、完全なる存在である天の領域に、シミなどというものがある訳ないという迷信に囚われていた。

 しかし現にそれはあるようなので、その黒いシミ、『太陽黒点(sunspot)』は、まだ見つかってない、太陽付近を巡る惑星に違いないと考えられるようになっていったという。
だが、例によって、ガリレオ・ガリレイが望遠鏡で詳細に調べたところ、黒点が何であれ、その挙動は惑星の影ではありえないと示した。

 黒点は、現在では、太陽表面の、温度が比較的低くなっている領域だと考えられている。
太陽表面の平均温度は5500℃くらいのようだが、黒点は3000~4000℃くらいの領域だという。

太陽の核。放射輸送域。太陽光

 太陽の中心核は、太陽全体と比べたらかなり小さく、1360万℃ほどの超高温とされている。
その中心核では、核融合により(我々からしたら)莫大なエネルギーが生み出され続けていて、それは中心核からいくつかの層を越えて、外部に放射されていると考えられている。

 中心核の周囲から、太陽全体の半径の70%ほどに到達するまでは、物質の密度が高く、エネルギーは放射のみで伝わる。
その為、この領域は『放射輸送域(Radiation transport area)』と呼ばれている。
 放射輸送域を越えると、エネルギーは熱対流として伝わり、太陽全体を熱すると共に、いくらかのエネルギーが、光として放出される。
それが我々を照らす『太陽光』である。

光球。彩層。コロナ

 目に見える太陽の表面は『光球(photosphere)』と言い、そのすぐ上の1万kmくらいのガスの領域を『彩層(chromosphere)』と言う。
 この彩層内の温度は、高高度ほど高くなるようで、太陽表面から500kmくらいまでの辺りが4000℃ほどで、それが最低くらい。
 彩層最上層の『遷移層(Solar transition region)』は100万℃ほどに達する事もあるという。

 この遷移層のさらに上には『コロナ』と呼ばれる領域がある。
太陽の直径くらいに広がっているともされる、この領域はさらに3つの層に分けられるという。
 電子により散乱させられた太陽光の層である『Kコロナ』、あるいは『連続コロナ』。
カルシウムや鉄を多く含むという中間の『Eコロナ』、あるいは『放射コロナ』。
そして最も太陽から外側である、『Fコロナ』、あるいは『フラウンホーファー・コロナ』。
 コロナ領域の大部分はKコロナであり、単にこれを指してコロナと言う場合もある。

太陽園電流シート。黒点と地球温暖化との関係の謎

 地球は、内部の核の液体金属の対流によって、電場を生成し、磁気を発生させている。
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 太陽はさらに自転により、磁力線を複雑にねじり絡ませ、『パーカー・スパイラル』と呼ばれる構造を成している。
その太陽から生じたパーカー・スパイラル型の磁場は、『太陽圏電流シート(heliospheric current sheet、HCS)』と言われ、太陽系を広く包み込んでいる。

 この太陽園電流シートが、我々に与える影響については諸説あるが、あまりはっきりとした答は出てないという。

 ただ黒点数や、その活動サイクルと、地球温暖化との関係性については、古くから議論されているようだ。
どうも、黒点活動が活発な時には、地球は温暖化する傾向にあるらしい。

水星(Mercury)

最も太陽に近いがゆえの公転周期の短さ

 太陽系において、水星は太陽から最も近い惑星なだけあって、その公転(太陽の周囲を巡るサイクル)の周期は比較的短い。
だいたい88日ほどで、太陽を1周するという。
 この公転周期の短さ(天空のある一点に現れるサイクル)から、古代メソポタミア人などは、水星を特別速い動きの天体と考えていたのだという。

 ガリレオが望遠鏡を天に向ける事を発案し、ニュートンの時代を越えてからも、水星は観測すら困難な星だった。
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自転していないという迷信

 スキアパレッリやアントニアージは、可能な限りの詳細な観測で、とりあえず、水星は変化に乏しいと示し、そこから「水星は自転していない」という迷信が生まれた。

 さらに、その自転していないという発想から連想される、「水星の一方の面(太陽側)は灼熱地獄で、一方の面(地球側)は氷付けの世界」という世界観は、SF作家達を存分に刺激したとされる。
そして、それは、灼熱地獄と、氷付けの世界の中間領域には、ちょうどよい温度で、生命体がいるかもしれないという希望にも繋がった。

 正確には、自転していないというのでなく、要は公転周期と自転周期が、ちょうど1:1の関係で一致している為に、常に一方の面が太陽を向き続けているという訳である。

 これは実際、あまり荒唐無稽な話でもない。
身近にも、月という、地球に対する公転周期と自身の自転周期を一致させている天体も存在している。
我々は地球から、月の裏側は見れないのである。

 むしろ奇妙な事に、実際に、水星の公転周期は、その自転と3:2の関係であるらしい事であろう。
なぜここまできっちり綺麗な整数が表れるのか。
まるで設定されてるみたいである。
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強い磁場。巨大な核。大気はない

 水星に関して、人々を驚かせた事のひとつが、この惑星が、地球のように強い磁場を有していた事。
地球の磁場は金属の核が対流する事で生じる電場由来である。
 水星は大気がないほどに小さく、その自転速度も遅い。
その為に、磁場など存在しないという考えが主流であったのだ。

 だが実際に、探査機などは、水星に金星や火星よりずっと強い磁気を確認した。

 これの意味するところは、水星の金属の核が、他の惑星と比較して非常に巨大であるだろうという事。
 水星は、高密度の金属の宝庫かもしれない訳である。

金星(Venus)

厚い大気の発見。地球に近い?

 地球以外の太陽系の惑星で、生命体が存在する可能性が最も高居のは、火星と言われるが、実の所、20世紀前半くらいまでは、金星こそがそうだと考えられていた。

 1761年頃。
ミハイル・ワシリエヴィチ・ロモノーソフ (1711~1765)という人が、金星の直径を割り出そうとしたが、その縁がぼやけている事に悩まされた。
彼は、結局ある結論に達した。
つまり、金星には地球のような厚い大気があるのだと考えたのである。

 金星は地球に最も近い惑星でもあるので、そこの環境が地球に似ているという考えは、至極全うである。

二酸化炭素地獄

 金星が地球に近い環境という誤解は、まさに金星の雲(大気)の組成まで地球に近いか、少なくとも水蒸気だろうという、(間違いなく何の根拠もない)決めつけが原因だった。

 天体からの光を分析し、その天体の原子組成を明らかとする『分光学(spectroscopy)』という分野が確立された時、金星に対する我々の希望は、幻となった。

 金星の雲の主成分は二酸化炭素であった。
そして二酸化炭素は温度上昇をもたらす。

 つまり金星は、灼熱の惑星だったのである。

温暖化以前はあったか

 探査機により知られべられた金星は、実際に、とても快適とは言えない超高温であった。
地表にはマグマがドロドロと流れ、言うなれば典型的な地獄絵図のような世界であった。

 カール・セーガンは1969年頃に、金星の高温は、暴走的な温室効果であるかもと提唱した。
金星が二酸化炭素の温室効果でそうなったとして、それは金星が誕生した頃からなのであろうか?
 金星は、地球温暖化がいきすぎた地球であるとも言われる。
逆に言えば、現在のようになる前、金星は確かに地球のような環境の惑星だった可能性はある。

 ただし期待しすぎてはいけない。
金星にはプレートが存在していない可能性が高いという。
それは、もしかすると温暖化で破滅した地球ですらないという事を示唆している。

 しかし少なくとも金星が最初から現在のような状態じゃなかったのだとして、温暖化の原因は何であったのか。
金星人という意見もあろうが、現実は、隕石の衝突が有力視されている。

 また、セーガンは、金星の雲に、極限に耐えうる微生物をばらまき、二酸化炭素を吸収させる事で、テラフォーミング(地球化)も可能かもしれない、とも主張している。
だがあまり希望は持ってなかっただろう。

火星(Mars)

地球外生命体。知的生命体。移住先としての期待

 地球外生命体の可能性について、この星に期待する者は多い。
しかし現段階では、仮にこの惑星に生命体が存在するとしても、それは極限環境で生息出来るような微生物にすぎないと考えられている。

 一方で、この星の調査に最も関連性が深いアメリカという国の政府が、この星の知的生命体の痕跡を隠している、という陰謀説もなかなか人気である。

 しかし実際は、最も多数派の人々がこの星に期待しているのは、地球外の初の植民地惑星としての可能性と思われる。

火星は誰のものか。テラフォーミングによる悲劇の可能性

 水星の分離世界伝説の提唱者でもあるスキアパレッリは、火星の研究でこそ有名である。

 彼は19世紀半ばに、望遠鏡による観測結果を組み合わせ、火星表面の地図を作成し、「この星は人類のものだ」と主張したという。

 だが、実際に、火星に生命体がいるとするなら、火星は間違いなくその生命体のものである。
これは間違いなく認めるしかない事実だ。
遠い宇宙の彼方からやってきた侵略者が、「地球は我々のものだ」なんて言ってきた時に、「ふざけるな」と堂々と返したいなら。

 火星のテラフォーミングに関しては、技術的な問題ばかりがクローズアップされがちだが、この星を地球生物に適応させる事で、(我々には未知の環境に適応した)火星の生物を殺してしまう可能性も、十分に検討すべき事と思われる。

 もしテラフォーミングするなら、火星に生物はいない方が、我々にとってはいいのかもしれない。
でないと、また我々は、地球で起こしてきた悲劇を重ねてしまう事になる。

実際、火星に生命体は存在するか

 火星表面は、わりとデコボコとした荒野のようで、月に似ているともされる。

 火星の大気もまた、主として二酸化炭素で出来ているが、この星には大気自体が薄く、金星のような温室化は全然進んでいない。

 生命体の痕跡は発見されてないが、(水の侵食によって出来たと思われる地形など)かつて液体の水が存在したような痕跡も、地下水の存在を示しているような証拠も、探査機によって得られているという。

木星(Jupiter)

巨大ガス惑星。大注目されるエウロパ

 水星から火星までは、主として個体で構成された『岩石惑星(rocky planet)』であり、木星以降の惑星は、気体ばかりの『大惑星(giant planet)』となっている。
 そしてその、ガス惑星の最初である木星は、この太陽系内において、最大級の惑星である。

 どちらかというと、火星よりも高確立で大量の水がありそうな、衛星の『エウロパ』の方が注目されがち。

大量の有機物。彗星を取り込んでる?

 木星の大気の成分は、アンモニア、メタン、水蒸気がわりと豊富だという。
そしてその表面のあちこちで、しょっちゅう巨大な台風が渦を形成している事も明らかとなった。
 また、内部には何らかの熱源があり、これは金属の核からで、それはまたドーナツ状の磁場を形成しているようである。

 重要なのは、実はこの惑星には、炭素、つまり有機物が非常に多いらしい事であろう。
有機物は、もちろん地球生命に必須とされる素材である。
 ただ、この点を根拠に、木星人の存在を主張する人は全然いない。
有力とされてる説は、(わりと有機物をよく含む)彗星を、この巨大な惑星がよく引き付けてしまっているからだろう、というもの。

イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト。四大衛星の謎

 木星本体より、興味深いとされているのが、その衛星であろう。
 
 木星の衛星のひとつイオは、火山活動が非常に活発な天体として知られる。
これは確認されてる内、太陽系内で(火山活動が)最大級なくらいであるという。

 エウロパは表面が厚い氷に覆われているが、内部には普通に塩水の海が存在する確率が強いと考えられている。
 太陽から遠い為に、太陽からの熱は期待できないが、その公転などの動きによる運動由来の熱が、内部の氷を溶かしているだろう、というのである。
 当然のように、そこには生命体が存在しているのではないか、という説もある。

 また、有名な木星探査機ガリレオは、エウロパはもちろん、ガニメデやカリストという衛星にも、内部に塩水が存在する事を示す調査結果を得ているという。

 そしてガニメデには、なんと惑星が持つような磁場が確認されている。

土星(Saturn)

リングの未来

 土星は、その周囲のリング(輪)があまりにも有名な星である。
このようなリングは、壊れた衛星か、あるいは合体に失敗した衛星の残骸と考えられている。

 原因はともかく、かなり確かな事は、これらは(土星が存在する限りは)永久に存在するものではないという事。
だからロマンチックに、きっと1000万年後くらいには、土星のリングは遠い昔の神話になってるだろうと言う人もいる。

 ただリング構造自体は、木星や天王星にも発見されてるので、そんなに珍しいものでもないのだろう。

タイタン。原初の地球に近い星

 あのカール・セーガンをして、調査すべき星と述べさせたというのが、土星の衛星『タイタン』である。
衛星でありながら、この星に大気がある事は、案外古くから知られていたという。
 そして分光学の発達により、この星の大気は、有機物であるメタンを大量に含んでるらしい、という情報がもたらされるや、この星は、多くの人に注目されるようになったのだった。

 現在、この天体は、かなりの低温である事を除けば、有機化合物に覆われた、原初の地球にかなり近いと考えられている。
おそらくは太陽系の全ての天体の中で、最もそのような状態に近い。
 タイタンには有機物の海も陸地もあって、その大気からは、雨すら降るらしい事がわかっている。

天王星(Uranus)

 天王星の発見は、占星術師にはまずい問題だったろうが、天文学者達にとっては、とても素晴らしい発見であったと思われる。
占星術「占星術」ホロスコープは何を映しているか?  そしてこの天王星は、さらなる大発見の布石となった。
なんとこの星のおかしな挙動から、万有引力の定理により導き出された、まだ未発見の惑星があるだろうと予測された位置に、本当に惑星(海王星)が見つかったのである。
 それはまさしく科学の勝利というべき出来事である。

 この星の大気はほぼ水素とヘリウムで、見かけの特徴はタイタンに近いともされる。
ただ、色が天王星が青っぽいのに対して、タイタンは柿色ぽいと言われる。

 自転軸が横倒し気味で、おかしいとされ、これはおそらく、何らかの天体との衝突が原因だろうと考えられている。
 また衛星のほとんどに、多くの有機物が存在してるらしい事がわかっている。

ティティウス・ボーデの法則と冥王星

 議論が絶えない『ティティウス・ボーデの法則』というのがある。
 偶然か、そうでないのか。
神か、誰かのプログラムか。
あるいは(多分そうだろう)単に惑星形成時の過程のどこかにある対照性(例えば絵の具をぶちまけた絵図や、水の波紋が、毎回同じに見えるみたいな事)から、自然と現れる特徴か。

 ティティウス・ボーデの法則とは、恒星系の惑星の位置が、簡単な数式で示せるという法則。
例えば太陽系は、AU(天文単位)という距離単位を用いて、惑星の太陽からの平均的な距離をaとすると、
a/AU = 0.4+0.3×2^n
で表せるようなのである。
 nについてだが
水星はn=–∞(2^-∞ = 0)。
金星はn = 0(2^0 = 1)。
地球はn = 1。
火星はn = 2。
木星はn = 4。
土星はn = 5。
そしてこの法則の後に発見された、天王星がn = 6によく一致し、n = 3の位置には惑星はないが、実はそこに形成されそうではあった可能性が小惑星研究などから示唆されている。(どうも木星の強い重力に取り込まれたらしい)

 ただ問題は海王星である。
この星はn = 7の位置からは大きくズレているという。
むしろ小さすぎて惑星でなくなってしまった冥王星の方が、この法則に当てはまっているという。

 そこで海王星は、後からこの太陽系の重力園に引っ掛かった、他から来た星ではないか、という説が、時々囁かれたりする。

海王星(Neptune)

 構造的に天王星に近いとされるが、核はそれなりな熱源になっているようで、そこは木星や土星に近いという。
驚くべきは、この星が太陽から吸収出来る量の、2倍くらいの熱を放射しているらしい事。

 さらに注目すべきは、その吹き荒れる暴風であろう。
この星の大気は、太陽系において、最大の風速を誇っているらしい事が判明しているのである。
時速2000kmくらいが確認されている。

 ティティウス・ボーデの法則より、海王星には、他星系出身説があるが、少なくとも衛星であるトリトンの起源は、かなりの高確率で、海王星より外側の領域由来らしい。
 このトリトンは、タイタンと組成がわりと近いのに加え、かなり珍しい、惑星と逆の公転軌道を有している事がよく注目される。
このような現状は、衛星に強い重力的負担をかけ、強い化学反応を引き起こしている可能性が高い。

カイパーベルト天体。オールト雲

 現在、認知されている太陽系の惑星は、海王星で最後である。
しかしこの海王星が太陽系の果てという訳ではない。

 海王星より外側には大量の小惑星、準惑星の領域があり、そこは『カイパーベルト天体』と言われている。
彗星と言われるものは、大半がこのカイパーベルト天体由来と考えられている。
かつては最果ての惑星とされていた、準惑星と言われる冥王星も、この領域の天体である。

 では結局太陽系の果てはどこかというと、海王星よりも遥かに太陽から離れた、『オールト雲』と言われる巨大星雲と考えられている。
オールト雲は、まああろだろう、と考えられているが、確認はされていない。
そこはつまり、太陽の重力に縛りつけられた、最終エリアである。

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