木星

木星は太陽系最大の惑星である。太陽から5番目の惑星である。木星がガスの巨人であるのは、その大きさとガスでできているからである。他のガス巨人は、土星天王星海王星である。

木星の質量は1.8986×1027kg、地球の約318個分。これは、太陽系の他の惑星を合わせた質量の2倍に相当します。

望遠鏡を使わなくても木星を見ることができる。古代ローマ人には知られていましたが、彼らの神ジュピター(ラテン語:ユピター)にちなんで名付けられました。木星は夜空で3番目に明るい天体です。地球の月と金星だけが明るい。

木星には少なくとも79個の月があります。そのうち、約50個は非常に小さく、幅が5km以下のものです。木星の4つの大きな月は、イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストです。これらはガリレオ・ガリレイが発見したことから、ガリレオ・ガリレイの月と呼ばれています。ガニメデは太陽系最大の月である。直径は水星でさえも大きい。2018年には、他にも10個の非常に小さな月が発見されました

木星図
木星図

ボイジャー1号が木星に接近した際に撮影した一連の写真をアニメーション化したもの。  
ボイジャー1号が木星に接近した際に撮影した一連の写真をアニメーション化したもの。  

構造

木星は直径142,984kmの太陽系最大の惑星です。これは地球の直径の11倍の大きさです。

雰囲気

木星の表面付近の大気は、水素が約88~92%、ヘリウムが約8~12%、その他のガスが約1%で構成されています。

下部大気は非常に加熱され圧力が高く、ヘリウムが液体に変化します。それが惑星に雨のように降り注ぐ。分光学的には、木星は土星と同じガスでできているようです。海王星天王星とは違います。この2つの惑星は、水素とヘリウムガスの量がはるかに少ないのです。

木星のコアの非常に高い温度と圧力は、科学者がそこにどんな物質があるのか分からないことを意味します。これは、地球に同じ圧力をかけることができないからです。

未知の内核の上には外核がある。木星の外核は分厚く、液体の水素です。圧力が高いので水素は固体になりますが、熱で溶けてしまいます。

マス

木星は太陽系の他の惑星の2倍の質量を持っています。それは太陽から得るよりも多くの熱を放出します。木星の幅は地球の11倍、質量は318倍です。木星の体積は地球の1,317倍です。つまり、1,317個の地球サイズの物体がその中に収まる可能性がある。

雲の層

木星の表面には、多くの雲の帯が水平に広がっています。明るい部分が帯で、暗い部分が帯です。この帯と帯はしばしば相互に作用しています。これが巨大な嵐を引き起こす。木星では、風速360km/hの風がよく吹いています。その違いを示すために、地球上で最も強い熱帯性の嵐は時速約100kmである。

木星の雲のほとんどはアンモニアでできています。また、地球の雲のように水蒸気の雲があるかもしれません。ボイジャー1号などの宇宙機は、惑星の表面で雷を見たことがある。雷には水蒸気が必要なので、科学者たちはそれが水蒸気だったと考えている。これらの稲妻は、地球上の稲妻の1,000倍の威力があると測定されています。茶色とオレンジ色の稲妻は、太陽光が大気中の多くのガスを通過したり、屈折したりすることで発生します。

大紅斑

木星大気の最大の特徴の一つが「大赤点」です。これは地球全体よりも大きな巨大な嵐です。少なくとも1831年から、そして早くも1665年から記録されています。ハッブル宇宙望遠鏡による画像では、グレート・レッド・スポットのすぐ隣に2つの小さな「赤い点」があることがわかっている。大赤点の場合、嵐が数時間続くこともあれば、何百年も続くこともあります。

磁場

木星は地球と同じような磁場を持っていますが、11倍の磁場を持っています。また、木星には地球よりもはるかに大きく強力な磁気圏があります。磁場は地球のバンアレン放射帯よりもはるかに強い放射線帯を捕捉しており、木星を通過する宇宙船や木星に向かう宇宙船を危険にさらすのに十分な強さを持っています。磁場は、おそらく木星のコアにある大量の液体金属水素によって引き起こされる。木星の4つの大きな月と小さな月の多くは、磁場の中で惑星を周回しています。これは太陽風からそれらを守っています。木星の磁場は非常に大きく、770万マイル(1,200万km)離れた土星の軌道にまで達しています。地球の磁気圏は、25万マイル(40万キロ)以下の距離にある月さえもカバーしていません。

リングシステム

また、木星には薄い惑星リングシステムがあります。これらの環は見えにくく、1979年にNASAの探査機ボイジャー1号によって発見された。木星の環には4つの部分がある。木星に最も近いリングは「ハローリング」と呼ばれています。その次の環は主環と呼ばれる。幅は約6440km、厚さはわずか30kmしかありません。木星の主環とハロー環は、小さくて暗い粒子でできています。ゴッサームリングと呼ばれる第三と第四のリングは、透明で(シースルー)、微小な破片と塵でできています。この塵は、木星の月の表面に衝突した小さな流星から来ていると考えられています。3つ目のリングはアマルテアゴッサームリングと呼ばれ、月のアマルテアにちなんで名付けられました。外側のリングは、テベ・ゴッサーム・リングと呼ばれ、テベという月にちなんで名付けられました。このリングの外縁は、木星から約22万km (136,702 mi) のところにある。

木星の雲系の一部を撮影したアニメーション。2000年10月31日から11月9日までの間にカッシーニ宇宙船が撮影した40枚以上の写真をアニメーション化したもの。
木星の雲系の一部を撮影したアニメーション。2000年10月31日から11月9日までの間にカッシーニ宇宙船が撮影した40枚以上の写真をアニメーション化したもの。

1994年に撮影された木星の写真4枚。鮮やかな白い斑点は、シューメーカー・レヴィ9彗星の一部が惑星に衝突した爆発である。
1994年に撮影された木星の写真4枚。鮮やかな白い斑点は、シューメーカー・レヴィ9彗星の一部が惑星に衝突した爆発である。

1979年に木星を通過した探査機「ボイジャー1号」の絵。
1979年に木星を通過した探査機「ボイジャー1号」の絵。

軌道

惑星の軌道とは、太陽の周りを一周するのにかかる時間と経路のことです。木星が太陽の周りを1周するのにかかる時間で、地球は太陽の周りを11.86周しています。木星の1年は地球の11.86年に相当します。木星と太陽の平均距離は7億7800万km。これは地球と太陽の間の距離の5倍である。木星は地球や火星のように軸が傾いていない。このため、木星には夏や冬などの季節がない。木星は自転しています。このため、惑星の中央部が膨らんでいる。木星は太陽系の中で最も速く回転している惑星である。10時間で1つの自転または自転を完了します。膨らみのため、木星の赤道の長さは、極から極までの長さよりもはるかに長い。

調査・探査

地球から

木星は、月、金星に次いで夜空で3番目に明るい天体です。そのため、人々は常に地球から木星を見ることができました。木星を研究した最初の人物は、1610年にガリレオ・ガリレイでした。彼は木星の月であるイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストを最初に見た人です。これは、彼がそれまでの誰とも違う望遠鏡を使ったからです。

200年以上も新月が発見されなかった。1892年、天文学者のE.E.バーナードはカリフォルニアの天文台で新しい月を発見しました。彼はその月をアマルテアと呼びました。木星にある67個の月のうち、人間が望遠鏡で観測した最後の月である。1994年には、シューメーカー・レビー9彗星の破片が木星に衝突。太陽系の2つの天体が衝突するのを見たのは、この時が初めてだった。

宇宙船から

1973年以降、7機の宇宙船が木星を通過しました。パイオニア10号(1973年)、パイオニア11号(1974年)、ボイジャー1号と2号(1979年)、ユリシーズ(1992年と2004年)、カッシーニ(2000年)、ニューホライズンズ(2007年)です。

パイオニア計画は、木星とその月を間近で撮影した最初の探査機でした。その5年後には、2機のボイジャー探査機が20個以上の新しい月を発見しました。また、木星の夜の側面に雷が落ちている様子を撮影しました。

ユリシーズ探査機は太陽を研究するために送られた。木星に行ったのは、メインミッションを終えた後でした。ユリシーズにはカメラがなかったので、写真は撮れませんでした。2006年、土星に向かうカッシーニ探査機は、土星の非常に良い、非常に鮮明な写真を撮影しました。また、カッシーニは月を発見し、その写真を撮影しましたが、あまりにも遠すぎて詳細を示すことができませんでした。

1995年のガリレオ計画は、木星を周回する最初の探査機でした。この探査機は7年間、木星の周りを飛び回り、4つの大きな月を研究しました。また、木星の大気に関する情報を得るために、探査機を木星に投入しました。探査機は深さ約150kmまで進みましたが、上空のガスの重さで押しつぶされてしまいました。これを圧力といいます。ガリレオ探査機も2003年にNASAの舵を切って木星に突入した際に潰されました。彼らは、科学者たちが生命を持っているかもしれないと考えているエウロパに宇宙船が衝突しないように、これを行いました。

NASAは、ジュノと呼ばれる別の宇宙船を木星に送り込んだ。2011年8月5日に打ち上げられ、2016年7月4日に木星に到着しました。NASAは2018年3月にジュノのミッションのいくつかの結果を発表した。木星の月であるエウロパやカリストに宇宙船を送るミッションは他にもいくつか計画されている。JIMO(Jupiter Icy Moons Orbiter)と呼ばれるその1つは、費用がかかりすぎるという理由で2006年にキャンセルされた。

木星には79個の月があることが知られています。最大の4つの月はガリレオが原始的な望遠鏡で見たもので、さらに9つの月は現代の望遠鏡で地球から見ることができます。残りの月は探査機によって確認されています。最も小さい月(S/2003 J 12)は、直径がわずか1kmしかありません。最大のガニメデは直径5,262km。惑星水星よりも大きい。他の3つのガリラヤ衛星は、イオ、エウロパ、カリストです。この3つの月は、木星の周りを回っているため、重力の影響を大きく受けています。イオを引っ張るエウロパとガニメデの重力によって引き起こされる摩擦は、イオを太陽系で最も火山性の物体にしています。400以上の火山があり、その数は地球の3倍以上です。

太陽系の中の木星

木星の大きな重力が太陽系に影響を与えている。木星は、彗星を自分の方に引き寄せることで、内側の惑星を彗星から守っています。そのため、木星は太陽系の中で最も多くの彗星の衝突を経験しています。

小惑星トロイアと呼ばれる2つのグループが、木星の太陽周回軌道に定着しました。1つのグループはトロイアと呼ばれ、もう1つのグループはギリシャ人と呼ばれています。彼らは木星と同時に太陽の周りを回っています。

太陽系内部の図。木星の軌道をたどる2つのトロイの木星群が描かれている。
太陽系内部の図。木星の軌道をたどる2つのトロイの木星群が描かれている。

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