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木星のガリレオ衛星たち [from 太陽系]

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★ 木星について ★

木星はご存知のとおり、太陽系の中で最も大きな惑星です。
直径は地球の約11倍、体積は約1,300倍もあります。
しかし、重さは地球の約318倍しかなく、
大きさのわりには軽い惑星です。

・太陽からの平均距離:7億7,830万km
・大きさ(赤道半径):71,492km
・質量(地球に対して):317.83倍
・平均密度:1.33g/cm³
・公転周期:11.8622年
・自転周期:0.414日

上のデータでわかるように、
自転周期が地球より早い!
約10時間です。
このため、木星は遠心力で赤道方向にややつぶれた形をしています。






〈大赤斑〉

木星で非常に特徴的なのが大赤斑です。
17世紀にフランスの天文学者ジョバンニ・カッシーニよって発見されてから、300年以上もずっと存在していると言われていますが、
どのようにできたのか、なぜ数百年もの長い間消えずにいられるのか、
まだ明らかにされていません。

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ハッブル宇宙望遠鏡が捉えた中赤斑 (c)NASA,ESA,A. Simon-Miller (Goddard Space Flight Center) and I. de Pater (University of California, Berkeley)

2005年に、大赤斑の南にあった白斑が赤みを帯び始め、
中赤斑にまで成長するという現象が、
ハッブル宇宙望遠鏡などによって詳細に観測されました。
そのデータが詳しく解析され、
大赤斑発生のメカニズムが明らになればいいですね。


〈木星の環〉

木星には環があることが、
惑星探査機「ボイジャー1号」によって発見されました。
大きさが数μmほどしかない岩石の粒子でできており、
衛星イオの火山の噴出物が起源であると考えられています。
非常に薄いため、見えにくいものです。

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探査機「ガリレオ」が撮影した木星の環 (c)NASA/JPL/Cornell University



〈磁気圏は太陽系最大〉

木星は非常に強い固有磁場があり、
木星の周囲には強大な磁気圏が発達しています。
いわゆる木星電波は地球からも観測されます。
木星でも両極に地球のようなオーロラが発生することが分かっています。
また、衛星のイオから発生したイオンが
木星の大気に衝突する箇所でも発光現象がみられます。


★ 木星にはいくつ衛星がある? ★

地球が月を持っているように、木星にも衛星があります。
いくつあるか、ご存じですか?
なんと、2009年1月現在で63個(軌道が確定したものは49個)
見つかっているです。
おそらく、まだ見つかっていないものもあるでしょうね。

衛星の多くは直径が数kmから、大きくても200km以下と、
岩石のかけらのようなもので、
小惑星が木星の引力に引きつけられて
捕らえられたものだと考えられていますが、
4つだけ、特に大きな衛星があります。

これらは1610年にガリレオ・ガリレイによって発見されたことから
「ガリレオ衛星」と呼ばれています。
それぞれの名前は、イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト。
1614年に、ドイツの天文学者:シモン・マリウスによって名付けられました。
木星(ジュピター)はギリシャ神話のゼウスにつきしたがっていたことから、
ゼウスの愛人だったイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストとなったそうな。

普通の望遠鏡でも見ることができるので、
一度見てみてください。
木星の周囲を公転している様子だって、観測できます。

では、その4つの大きな衛星を見ていきましょう。

〈イオ〉

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探査機「ガリレオ」が撮影したイオ (c)NASA/JPL/University of Arizona


ガリレオ衛星の中で最も内側を公転している衛星で、
木星からの距離は約42万kmです。
直径は3,642km。地球の月よりもやや大きい程度ですね。

惑星探査機「ボヤジャー」が、地球以外で初めて発見した活火山があリます。
表面が溶岩で覆われているのですが、
地球の溶岩とちがって硫黄が主な成分です。
硫黄の噴出物が高さ数百kmにまで噴き上げられている様子も
捉えられています
木星の潮汐力を受けて星の内部が伸びたり縮んだりして
熱せられることによって火山活動が起きていると考えられています。


〈エウロパ〉

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探査機「ガリレオ」が撮影したエウロパとその表面のクローズアップ (c)NASA/JPL/University of Arizona


ガリレオ衛星のうち2番目に内側を公転しています。
木星からの距離は約67万km。
直径は3,130kmで、地球の月よりも少し小さく、
ガリレオ衛星の中では最小。

表面は氷で覆われていて、無数のひび割れのような線が走っています。
イオ同様、木星の潮汐力を受け、内部が熱せられていると考えられています。
そのため、内部では氷が溶け、液体の水がある可能性も。


〈ガニメデ〉

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探査機「ガリレオ」が撮影したガニメデ (c)NASA/JPL/DLR


木星から3番目の軌道、木星から約107万kmのところを公転しています。
直径が5,268kmもあり、太陽系の衛星の中で最大の大きさです。

表面には明るく白っぽい部分と、暗く黒っぽい部分が見られます。
暗い領域にはクレーターが多く見られますが、
明るい領域にはクレーターが少ない代わりに、
エウロパ同様、多数の筋状の模様があります。
ガニメデには固有磁場があることがガリレオ探査機によって確認されていて、
内部には溶けた金属核かイオンの海など、
何らかのダイナモ作用の起こる構造があると考えられています。


〈カリスト〉

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探査機「ガリレオ」が撮影したカリスト (c)NASA/JPL/DLR


ガリレオ衛星で最も外側、木星から約188万kmのところを公転しています。
直径は4,806kmで、水星とほぼ同じ大きさです。

カリストの表面は無数のクレーターに覆われて、
最近何らかの活動が起こったという痕跡は見られません。
おそらく、木星から遠いため木星の潮汐力の影響を受けずに、
できてから早い段階で活動を停止したと考えられています。


★ 地球から見える? 衛星たちの相互食 ★

最初に、木星とその周りを回るガリレオ衛星は、
普通の望遠鏡で見えると言いました。
しかし、残念ながら、地球から衛星が互いの姿を隠し合う
「相互食」という現象までは、捉えることができません。
これを見ようとすると、
すばる望遠鏡とかハッブル宇宙望遠鏡のような、
大口径の望遠鏡が必要です。

そもそも、ひとくくりにして「食」とは言っているけれど、
厳密に言えば、「食/eclipse」とは、
ある天体が別の天体の影に入るような場合を指します。

普通「日食」と呼ばれる現象では、
月は物理的に地球と太陽の間に動いてきて、
明るい太陽の円盤の一部分あるいは全てを遮ってしまいます。
この場合、月は太陽を「食」していないのです。
月は太陽を「掩蔽(えんぺい/occultation)」しているのです。
天体Aが観測者と天体Bの間を通過するために、
天体Bが隠される現象は「掩蔽」というんですね。

ま、掩蔽が起こっているときは、同時に食も起こっているのですがね……。
「日食」いう現象で実際起こっているのは
①地球から見た場合の太陽の月による「掩蔽」
②月の影による地球の部分的な「食」
となります。

で、このガリレオ衛星の「相互食」なるものは、
結構頻繁に起こっています。

この12月も木星の衛星であるガリレオ衛星の相互食がありますので、
ざっとあげてみましょう。

12月15 日03時25分、ガニメデがイオを隠す。皆既食、継続時間68.0分。
12月17日00時47分、エウロパがイオを隠す。金環食、継続時間28.8分。
12月24日03時59分、エウロパがイオを隠す。部分食、継続時間16.4分。
12月29日00時12分、ガニメデがイオを隠す。皆既食、継続時間25.9分。

以下は2015年に起こる相互食です。

1月10日22時14分、エウロパがイオを隠す。部分食、継続時間9.2分。
1月17日23時31分、エウロパの影にイオが入る。部分食、継続時間10.1分。
1月25日03時48分、カリストの影にイオが入る。金環食、継続時間13.6分。

2月9 日19時34分、ガニメデがエウロパを隠す。皆既食、継続時間5.7分。
2月11日20時08分、エウロパの影にイオが入る。金環食、継続時間8.0分。
2月11日22時25分、カリストの影にガニメデが入る。金環食、継続時間26.0分。
2月18日22時02分、エウロパがイオを隠す。部分食、継続時間6.5分。
2月18日22時31分、エウロパの影にイオが入る。金環食、継続時間7.6分。
2月24日02時09分、ガニメデの影にエウロパが入る。部分食、継続時間7.1分。
2月26日00時51分、エウロパの影にイオが入る。金環食、継続時間7.2分。

3月8日18時26分、ガニメデがカリストを隠す。部分食、継続時間23.1分。
3月9日00時37分、ガニメデの影にカリストが入る。部分食、継続時間25.1分。
3月13日18時52分、イオの影にガニメデが入る。金環食、継続時間13.6分。
3月15日18時39分、エウロパの影にイオが入る。部分食、継続時間6.1分。
3月17日01時33分、イオの影にエウロパが入る。部分食、継続時間4.6分。
3月20日22時41分、イオの影にガニメデが入る。金環食、継続時間21.5分。
3月28日23時59分、イオの影にガニメデが入る。部分食、継続時間9.6分。
3月29日21時37分、エウロパがイオを隠す。部分食、継続時間4.6分。

4月2日18時37分、カリストがガニメデを隠す。部分食、継続時間24.1分。
4月3日19時07分、イオの影にエウロパが入る。金環食、継続時間5.1分。
4月10日21時21分、イオの影にエウロパが入る。金環食、継続時間5.2分。
4月14日21時17分、ガニメデがエウロパを隠す。部分食、継続時間0.8分。
4月17日23時36分、イオの影にエウロパが入る。金環食、継続時間5.3分。
4月18日00時30分、カリストがエウロパを隠す。部分食、継続時間5.7分。

5月3日20時33分、エウロパの影にガニメデが入る。部分食、継続時間7.8分。
5月12日19時29分、イオの影にエウロパが入る。部分食、継続時間5.5分。
5月19日21時46分、イオの影にエウロパが入る。部分食、継続時間5.5分。
5月21日22時18分、カリストがイオを隠す。部分食、継続時間5.2分。
5月24日19時59分、イオがガニメデを隠す。部分食、継続時間5.2分。
5月27日21時07分、ガニメデがイオを隠す。部分食、継続時間7.8分。

6月3日20時28分、ガニメデがエウロパを隠す。皆既食、継続時間8.0分。
6月4日21時37分、ガニメデがイオを隠す。部分食、継続時間25.8分。
6月8 日20時03分、エウロパがイオを隠す。部分食、継続時間3.9分。
6月20日20時09分、イオの影にエウロパが入る。部分食、継続時間6.0分。


★ 日本も木星へ ★

さて、これまで木星のデータというものは、
ほとんどが他国の探査機によるものでした。
望遠鏡で観測できるもの以外、我々日本人が直接手に入れられる情報は
なかったと言えるでしょう。
しかし、今日本では、
ソーラー電力セイルという新しい技術を使った
探査機で木星を目指す計画が検討されているそうです。

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ソーラー電力セイルとは:
太陽の光からの電力でイオンエンジンをはたらかせて進む
宇宙船(ソーラー電力セイル)と
光圧を利用したソーラーセイルとを組み合わせたもの。
現在実証機「IKAROS」が太陽系のどこかにいるんですよ。
最後に届いたデータでは地球から約2億1千万km(2014年7月)
離れた位置にいました。
現在は、冬眠モードにあるそうで、その冬眠が明けるのは
2015年の春だそうです。

この計画では6年かけて木星に到着し、
木星を周回して外側から観測したり木星の大気へ突入して
大気を観測したりする予定なんですって。

早く、そういうのが実現するといいですね。



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