土星
(Saturn,サターン)土と農耕の神

60p反射望遠鏡で撮影した1999年の土星
土星は大変美しいリングを見ることができます。

土星のデータ
  ◆太陽からの平均距離・・・約14億2900万q
  ◆赤道半径・・・60330km(地球の約9.5倍)
  ◆質量(重さ)・・・95倍(地球を1として)
  ◆体積(大きさ)・・・755倍(地球を1として)
  ◆自転周期・・・0.444日(約10時間14分)
  ◆公転周期・・・約30年
  ◆極大光度(明るさ)・・・−0.5等
  ◆大気成分・・・水素97%、ヘリウム3%
  ◆衛星の数・・・31(名前がつけられている衛星の数)

目次
■土星のつくりや特色
■土星の環
■土星の衛星
 

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土星のつくりや特色

◆内部構造
 土星をつくる主な物質は水素とヘリウムで、その内部構造は木星とよく似ています。 しかし、質量は木星が地球の318倍あるのに対し、土星は地球の95倍程度となるため土星内部の圧力は木星に比べて低くなります。

◆土星の大気

<大気の特徴>

  ・木星のようにはっきりとした表面の模様がみれないのは、木星の2倍近くも太陽から遠くて冷たいので、アンモニアや水などの雲は、メタンのもやの100q以上も下方になってしまい、もやのために細部が見づらくなっていると考えられています。
<大白斑>
 

・時折、土星にも木星のような渦巻き状の斑点模様ができます。木星と異なり、この斑点模様は白いので「大白斑」と呼ばれています。大白斑は比較的に短命で数週間から数ヶ月、長くても1年程度です。大白斑は土星大気の下部から上昇してきた大気が、上空で凝結して雲をつくっている現象ではないかと考えられています。雲の成分はアンモニアの粒子だと考えられています。


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土星の環

◆発見

 土星の環の存在に初めて気がついたのはガリレオですが、望遠鏡の分解能が足りなかったため、耳のある惑星と記録しています。1655年にホイヘンスが土星の耳が平らな環であることを発見しました。


◆環の構成

 7つに分類されていますが、実際にはレコード盤のような1000以上もの細かい環の集まりです。環の粒子の物質は、ほとんどが水の氷で、鉄の酸化物などのちりもふくまれています。幅は約27万qと広いですが、厚さは約100〜1000mと薄くなっています。 

<D環>
大変細かいたくさんの環が集まっていますが、薄いため地上からは見えません。
<C環>

幅7,500q。地上からも見ることができます。探査機により2か所に隙間があることがわかっています。主に水の氷からなります。

<B環>

幅25,500q。環の中でも、最も明るく見える。レコードの溝のようにたくさんの細かい環の集まりであることがわかっています。主に水の氷からなります。

<カッシニの空隙>
幅4,700q。
<A環>

幅14,600q。非常に小さなちり(岩石の粒子)から、10mくらいの水の氷のかたまりまでいろいろな大きさの粒からなります。

<エンケの空隙>
幅325q。
<F環>

幅数百qの環で、1979年にパイオニア11号によって発見されました。ボイジャー1号が、この環がよじれているのを発見しました。

<G環>
1980年にボイジャー1号により発見されました。非常に薄い。
<E環>
1966年に地上からの観測で発見されました。非常に薄い。

◆環の成因
 環の成因は現在でも謎ですが、以下のような仮説が考えられています。 

<仮説1>

 

・最も内側をまわっていた衛星が土星に近づきすぎたため、その強大な潮汐力によって粉々に砕かれ、散らばった。あるいは、遠くからやってきて土星にとらえられた彗星が砕けた、または内側をまわっていた衛星が彗星に衝突されて砕けた、または内側をまわっていた衛星が彗星に衝突されて砕けた。

<仮説2>
 

・環をつくっている氷などの物質は、最初から土星に近づきすぎる所をまわっていたため、1つに集まって衛星になることができなかった。


◆環の消失

・環は土星の赤道面と一致していますが、軌道面に対して26.7度傾いているために、土星の1公転に2度(土星の春分・秋分の時)、約15年に一度ずつ環が水平になり、環が見えなくなるという現象が起きます。その時、太陽の照らす面が北側から南側へと反対側になります。

・環の消失は、土星が「しし座とおとめ座の境界付近」あるいは、「みずがめ座」の方向に見えるときに起きます。「しし座」から「みずがめ座」までの15.8年間は、環の北側に光が当たり、「みずがめ座」から「しし座」までの13.8年間は、環の南側に光が当たります。

<環の消失の条件>

1.太陽が環の真横にあるとき

 

土星の公転周期約29.5年の間に2回起きます。

2.地球が環の真横にあるとき
 

薄い環を真横から見るので見えなくなります。

3.環の面に対して地球と太陽が反対にあるとき

 

光点状の環が見えることがあります。(コンデンセーション)


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土星の衛星

◆土星最大の衛星タイタン

<タイタンのデータ>

  半径・・・2,575km
質量・・・地球の約0.022倍
軌道長半径・・・122.6万km
公転周期・・・15.95日
明るさ・・・8.3等

・タイタンは、1655年にホイヘンスが発見しました。

・タイタンの半径(2,575km)は彗星(2,440km)よりも大きく、ガニメデ(2,631km)につぐ太陽系で2番目に大きい衛星です。

・1944年には、地球からのスペクトル観測によって、タイタンにメタンの大気があることを発見しました。

・大気の主成分は窒素で、他はアルゴンやメタンなどを含んでいます。

・大気に窒素が多いのは、アンモニアがもとで、タイタンの原料になった微惑星には大量のアンモニアの氷が含まれていました。タイタンが固まった際にアンモニアは溶けてガスになって表面に出て、太陽の光で水素と窒素に分解し、軽い水素は大気から脱出して窒素だけが残ったと考えられています。

・表面の温度は−180°Cと低温で、表面の大気圧は1.6気圧と地球よりも高くなっています。

・表面の温度が低く、大気圧が高いので大気のそこではメタンは液体になっています。つまり、大気中ではガスで、表面では液体でと、地球上の水のようなものです。このメタンは地球大気中の水蒸気のように雲をつくり雨を降らせ、地表に湖や海を形成しているのかもしれません。


◆その他の衛星

・カッシニが、1671年にイアペトス(10.2等),翌年にはレア(9.7等),そして、1684年にはテティス(10.2等)とディオネ(10.4等)と、4個も発見しています。

・1789年にハーシェルが、環の近くを1日程度の短い周期で回るミマス(12.9等)とエンケラドス(11.7等)の2つの衛星を発見しました。その後、地上からやボイジャー探査機によって、現在では18個の衛星が確認されており、土星は太陽系で最も多くの衛星を持つ惑星です。


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