天文学でよく使う単位 天文単位 AU 地球太陽間の距離 1.5x1011m 光年 光が1年に進む距離 9.46x1015m パーセク

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1 天文学でよく使う単位 天文単位 AU 地球太陽間の距離 1.5x1011m 光年 光が1年に進む距離 9.46x1015m パーセク
地球からみて視差が1秒角となる太陽との距離 １パーセク≒3.26光年≒206,265AU 1AU １秒角 １パーセク（１PC) 太陽 地球

2 太陽系とは 太陽重力の影響によって構成される天体の集団 太陽はその中央 惑星が公転する領域 エッジワース・カイパーベルト 太陽
太陽重力の影響によって構成される天体の集団　　太陽はその中央 太陽系とは 惑星が公転する領域 海王星までの半径　 30AU天文単位の領域 エッジワース・カイパーベルト 太陽 海王星軌道（約30 AU）より外側にあり、黄道面付近に数百AUまで円盤状に小天体が分布している.

3 オールト雲 エッジワース・カイパーベルト 短期周期彗星の例：ハレー彗星 半径、数10,000AUにわたり球対称的に小天体が分布する領域
長期彗星（公転周期200年以上）のふるさと．現在までに確実な観測例はない． エッジワース・カイパーベルト 短期周期彗星（公転周期200年以下）のふるさと 半径は対数スケール 短期周期彗星の例：ハレー彗星

4 銀河系の中の太陽系 銀河系の平面図 銀河系の側面図 バルジ 太陽 円盤部 ハロー 太陽は約2億5000万年の周期で回っている
銀河系の平面図　　　　　　　　銀河系の側面図 バルジ 太陽 円盤部 私たちの銀河系は数千億個の星の集合体で，上から見ると中心から伸びる2本の腕が渦を巻くように見える． 横から見ると中心が厚く盛り上がり，腕はその周りを平らな円盤状に取り巻いている． 中心の厚い部分をバルジ，その周りを円盤部と呼ぶ． 私たちの太陽系も円盤部にあり，銀河系の中心から約3万光年離れたところを，約2億5000万年の周期で回っている．さらにその外側にも下図は少ないものの恒星が銀河を球状に包むように存在している．この領域をハローと呼ぶ． バルジとハローには年老いた星が多く分布し，ハローには年をおいた星が密集して存在する球状星団が多く分布している．これに対し，円盤部には若い星と星間物質が多く分布し1つの星間雲から同時に誕生した若い星の集団である三回集団が多く分布している． 一方，ガスがなくなって古い星が取り残されたハローでは古い星が死んで星間物質を放出してもすぐ拡散してしまう，新たな星が生まれることはない．こうして銀河は球状の形から平たい円盤乗の形に変化してきた． 宇宙には我々の銀河のような銀河が無数に存在する．銀河にはいろいろな形や大きさがある． ハロー 太陽は約2億5000万年の周期で回っている ハロー，バルジには年老いた星が多く分布 円盤部には若い星，星間物質が多く存在

5 南半球からみた天の川 M104渦巻銀河 (銀河系の中心方向）
おとめ座銀河団の南の端に位置している最大の銀河のうちの一つで、直径は約5万光年、地球から2800万光年の距離に存在していると考えられており、つばの広い帽子に似ているので「ソンブレロ銀河」と呼ばれている 　　　　　　　　　　ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影

6 太陽系の惑星とは 水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星 太陽の周りを回っている 十分大きな質量を持ち，自己重力でほぼ球形を有す
その軌道近くでは他の天体を掃き散らし際だって目立っている ３を満たしていないもの 　　　かつ　　衛星でないもの　　→　準惑星 １を満たしていて衛星でないもの　→　太陽系小天体 2006年8月24日に開かれた国際天文学連合で惑星，準惑星，太陽系小天体の３つのカテゴリが定義された． 惑星 １．太陽のまわりを公転していること ２．自己の重力によって球形になるほど十分な質量を持っていること．より明確にいうと，自己の重力により重力平衡形状になっていること ３．軌道上の他の天体を排除していること 準惑星 １．太陽の周りを公転していること ２．自己の重力により重力平衡形状になっていること ４．衛星ではないこと 太陽系小天体 太陽の周りを公転している天体で，惑星，準惑星でないほとんどすべての天体 この定義により2006年冥王星は準惑星とされた 準惑星はセレス，エリス，マケマケ，ハウメアの５つ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009/09現在

7 惑星という名前の由来 太陽と火星の1年間の動きを見てみよう
地球は内惑星に追い抜かれたり、外惑星を追い抜いたりするので、地球から見た惑星の天球上の運動は複雑である。星座をつくっているように恒星はお互い同士の位置を変えないし（天球上を動かない）、太陽はその天球上を単純に西から東に向かって1年で1周している。ところが惑星は、太陽のように天球上を西から東に動くこともあるし（順行）、逆に東から西に動くこともある（逆行）。下のようにループを描くこともあるまた順行から逆行へ、逆行から順行へと変わるときに天球上をほとんど動かないようになることもある（留）。こうして惑星は、天球上を惑う星ということで、“惑星”という名が付いた。英語のplanetもギリシャ語の“さまよう”（planetary）が語源になっている。

8 なぜ火星（内惑星）はこんな動きをするか？
天球上の動きは逆行 天球上の動きは順行 天球 3 4 2 5 1 1 5 2 4 3 内惑星の軌道 1 1 5 5 2 2 3 4 3 4 地球の軌道

9 外惑星でも同じような動きが見られる 天球上の動きは逆行 外惑星の軌道 地球の軌道 天球 天球上の動きは順行 2 3 1 3 1 3 1 2
このように天球上を惑う星ということで、“惑星”という名が付いた 惑星が太陽の周りを回っているから見られる→地動説

10 天動説と地動説 地動説と天動説 天動説 プトレマイオス（2世紀）
地動説と天動説　 天動説 プトレマイオス(2世紀)は惑星の運動について，地球を回る円軌道の上に周転円という小さい円軌道を重ねて，惑星は周転円の上を動きながら周転円が地球の周りを回るという説を提唱した．このように複雑な惑星の運動を地球を中心とするという天動説で説明することができたため，プトレマイオスが完成した天動説の理論はコペルニクスによる地動説の搭乗後もしばらく指示され続けることになる． 1543年にコペルニクスによって提唱された地動説は太陽を宇宙の中心におき，地球を含めた惑星がその周りを回るという，現在我々が理解している太陽系の構造につながるものだった．惑星の複雑な動きは，動いている地球から動いている惑星を見ることによって起こる現状であると説明された．しかし彼の地動説から導かれる惑星の運動の予測は従来の天動説での予測よりも精度が悪く，すぐに信頼を得ることはできなかった． コペルニクスは惑星の公転軌道を円であるとしたが，実際には楕円であるため，理論が現実とずれてしまったからだ． コペルニクスの地動説を熱烈に支持したのはガリレオ．1609年始めて天体望遠鏡で観測をした人でもある．彼は次のような現象を明らかにした． １，月の表面には凸凹のクレーターがある． ２．太陽表面に黒点が発生し，数や形が変化する． 彼は太陽を観測し，その表面に黒点を発見．それを毎日記録すると，黒点が移動し数が増減することを明らかにした．これより黒点が太陽表面の現象であることを確信．黒点はおよそ4200K周囲より温度が低いから暗く見える ３．木星の回りを４つの衛星が公転している． 木星の４つの衛星が木星の回りを公転していることは，すべてが地球を中心に回っているということを否定するもの． ４．金星が月のように満ち欠けし，見かけの直径も連動して変化している． 金星が太陽の周りを公転していなければ説明できない． プトレマイオス（2世紀）

11 天動説と地動説 地動説と天動説 天動説 地動説 アリスタルコス（紀元前3世紀） → 受け入れられず コペルニクス 16世紀 地動説を発表
地動説と天動説　 天動説 地動説 アリスタルコス（紀元前3世紀） 　　　　　　　　→　受け入れられず コペルニクス 16世紀 　　　　　　地動説を発表 ガリレオ　17世紀　 　　　　　　　　天体望遠鏡で観測 　　1. 月の表面の凹凸 　　2. 太陽表面の黒点の変化 　　3. 木星を公転する4つの衛星 　　4. 月の満ち欠けと視直径　 プトレマイオス（2世紀）

12 　地動説の証拠となる 　ガリレオによる４つの木星を公転する衛星の発見

13 地動説の証拠となる カステリによる金星の満ち欠け，視直径変化の発見

14 <<地球から見た金星>>
宵の明星(夕方西の空）と明けの明星（明け方東の空） <<地球から見た金星>> 惑星現象

15 ケプラーの法則 第１法則 楕円軌道の法則 惑星は太陽を１つの焦点とする楕円軌道上を動く 第２法則 面積速度一定の法則
ケプラー(独)惑星の運動に関する経験則を発表(1609,1619) 第１法則　楕円軌道の法則 　　惑星は太陽を１つの焦点とする楕円軌道上を動く 第２法則　面積速度一定の法則 　　惑星と太陽を結ぶ線分が一定時間に描く面積は一定 つまり 惑星は太陽から遠いときはゆっくり動き、太陽に近いときは速く動く

16 ケプラーの法則(2) 第３法則　調和の法則 　　惑星の公転周期の２乗と惑星の太陽からの距離の 　　３乗の比は惑星によらず一定

17 チチウス・ボーデの法則 ｒ ＝ 0.4+0.3×2n 19世紀になって発見！ しかし．．． 惑星 n 実距離 水星 -∞ 0.39 木星 4
1766年にドイツの数学者J.ティティウス（1729年～1799年）が発見し、ドイツの天文学者J.ボーデ（1747年～1826年）によって1772年に発表された経験則 ｒ ＝ ×2n　 19世紀になって発見！　しかし．．． 惑星 n 実距離 水星 -∞ 0.39 木星 4 5.2 金星 0.72 土星 5 9.54 地球 1 天王星 6 19.19 火星 2 1.52 ??? 7 3 16世紀，コペルニクスの地動説により，地球も惑星と考えられるようになって惑星は６つ（水星，金星，火星，木星，土星＋地球）となった． 18世紀後半，ドイツの天文学者チチウスが提案した公式 1781年に天王星が発見され，惑星は７つとなる．この式の意味はわからないが信憑性（しんぴょうせい）は増した． となるとＮ＝３の天体を発見しようとして探査が続けられる．19世紀最初にＮ＝３にほぼあたる惑星，ケレスがみつかった．当初新しい惑星という扱いを受けたが，大きさが小さいこと，同じような軌道をもつ他の天体が多数見つかったことから小惑星と分類されるようになった． 19世紀半ばに海王星が発見　これで惑星が８つとなる．しかしＮ＝７を満たす軌道ではなかった． 20世紀になると冥王星が発見．これで惑星は９つ　当初地球程度の大きさと思われていた，探査の結果1/5で月よりも小さいことが判明　それでもケレスよりも倍以上の大きさだったため惑星と見なされてきた 2001年イクシオン発見，翌年クワオア，2003年セドナが発見されたがすべて直径は1200ｋｍ程度　2005年エリスが発見　直径2400km程度　冥王星の直径が2300kmなのでこれを超える惑星が発見ということで第10番目の惑星発見かと思われた．おそらく今後も観測技術が進歩したことにより，この程度の惑星は次々と見つかる可能性がでてきた． このような状況を受けて2006年に惑星の定義が見直されたというわけ ケレス

18 太陽系惑星の大きさ 太陽 水星 海王星 天王星 土星 (冥王星) 木星 火星 地球 金星

19 太陽系惑星の自転の向き 太陽系惑星の軌道

20 ここでちょっとビデオを見よう

21 A5の白紙に以下のことを書いて提出して帰ること
（出席表の代わり） ０．今日の日付 １．学籍番号　名前 ２．出身地（都道府県＋都市名） ３．高校時代に地学を履修したか？ ４．地球の現象の中で興味を持っていること　または 　　疑問に思っていることをあげ，なぜそう思ったか 　　を述べる　複数回答してよい ５．その他意見，感想があれば 書いた内容で点数化することはないので自由に． ただし場合によっては出席点に加点することはある

22 第1回ここまで

23 太陽系惑星のタイプ 大きさ，密度，表面や内部の構造からの分類 地球型惑星 (岩石型惑星) 木星型惑星 (ガス型惑星) 天王星型惑星
太陽系を構成する８つの惑星は大きさ，密度，表面や内部構造などからいくつかのグループに分類される．地球型惑星，木星型惑星，天王星型惑星とそれぞれ呼ぶ． 地球型：4惑星はいずれも岩石でできた固い地表を持つ．地球がこの中で最大．金星がほぼ同じ大きさ．火星は地球の半分程度，水星は1/3程度． 地球型惑星の平均密度は g/cm3とかなり大きい．これは中心部に金属鉄の塊を持つため 木星型惑星：非常に大きい　木星は地球の11倍，土星は9倍　中心に地球の大きさ程度の鉄や岩石や氷でできた部分があるが，体積のほとんどは水素やヘリウムでできているため平均密度はとても小さい．土星で0.7g/cm3と水より密度が小さい！ 天王星型惑星：大きさは地球の4倍程度　外見はガスの惑星で木星型とあまり変わらない．しかしその下の大部分は氷　これらの惑星では太陽から受ける熱量が地球の1/100以下　温度にすると-200度以下に相当　従って二酸化炭素や窒素のような成分も固体となっているのでこれらも含めて氷という． 水星，金星， 地球，火星 木星，土星 天王星，海王星

24 太陽系惑星の公転軌道 決して均等ではない．内側の4つの衛星までは1.5AUの狭い範囲に密集しているが，次の木星は5.2AU, 土星は9.6AUと大きく離れ，さらに間隔がどんどん広がって冥王星軌道は約40AU　太陽を直径2cmの1円硬貨と思うと，地球はその1円硬貨から2m10cm離れたところを公転している0.2mmの物体となる．木星は10m離れたところを公転する2mmの物体，冥王星は80m離れたところを回る0.04mmの物体となる． 衛星： このほか月のような惑星の回りを回る天体を衛星というが，これらも太陽系を構成するもの．　水星，金星以外は衛星を持つ． 小惑星： 火星と木星の軌道の間は広く開いているが，ここには直径1km未満から数百kmという非常に小さい岩石質の天体が多く存在している．これらが小惑星 最初にも言ったように，海王星の外側にもエッジワース・カイパーベルトと呼ばれる所にも多数の小惑星が発見されている 彗星： 彗星も太陽系の一員　ほうき星とも言われる．太陽に近づくと美しい尾を見せる．彗星は直径数十km程度の塊で，主に氷でできている．太陽の熱によって氷が蒸発して太陽の反対側に流れ出したものが尾となってみえている． ちり： このほか地球に落ちてくる隕石，直径が数ミクロンｍ～数mのちりや岩石も太陽系

25 小惑星 火星と木星の間には小惑星の群れている軌道がある 大小さまざまな塊

26 彗星 箒星とも言われる星でひどく楕円又は双曲線の軌道を取り太陽に近づく ほとんどが氷でできている 尾は太陽に近づき蒸発したガス

27 地球型惑星 水星 金星 地球 火星 半径 2240km 6051 6370 3397 質量 0.055地球 0.815 1 0.107
平均密度 5400kg/m3 5240 5515 3930 公転周期 88日 225 365 687 自転周期 58.6日 243 軌道半径 0.387AU 0.732 1.523 表面温度 ℃ 470 210 衛星数 2 コメント 太陽に近く地球からは観測しにくい　　　　 地球と同じサイズ。CO2の大気に覆われ90気圧以上 1/100気圧の大気がある。

28 木星型惑星 木星 土星 天王星 海王星 半径 69911km 58231 29560 24620 質量 317.8地球 95.2 14.5
　木星 　土星 　天王星 海王星 半径 69911km 58231 29560 24620 質量 317.8地球 95.2 14.5 17.15 平均密度 1326kg/m3 690 1270 1640 公転周期 12年 30 83 164 自転周期 9:50 10:14 17:20 16：11 軌道半径 5.203AU 9.555 19.218 30.110 表面温度 -110℃ -140 -200 衛星数 多数 リング 8 コメント 巨大惑星 細いリングがある リングのきれいな星 自転軸がほぼ８度倒れている ごく細いリング

29 地球型惑星と木星型惑星の比較 惑星型 地球型惑星 木星型惑星 半径 比較的小さい 大きい 構成物 岩石と金属 水素とヘリウム 密度 小さい
自転速度 遅い 速い 環 ない 多い 衛星数 少ない これらの違いは太陽系形成過程にあり

30 太陽系の誕生 太陽系誕生は46億年前 根拠： 地球に落下してくる隕石 の年代が46億～45億年前 に集中 本題に入る前に．．．
　地球に落下してくる隕石 　の年代が46億～45億年前 　に集中 本題に入る前に．．． なんで隕石と太陽系が同じ 年代なの？

31 隕石は 太陽系形成と同時に生まれた惑星の卵の破片．
隕石は46億年間にわたる太陽系の進化に取り残され，今でも46億年前の生まれたままの姿をたもっている． だから，隕石から我々は太陽系の最初の様子を知ることができる． 太陽系は，わずか５千万年のうちにmmの１万分の１の目に見えない無数のチリから現在の地球や木星にまで急速に進化したと考えられている．この一部始終が隕石の中に記録されている． だから隕石の年代から太陽系形成の年代が見積もれる

32 星宮社 ★ 創建は舒明天皇9年（637年） 8世紀、13世紀にもこの地方に「隕石が落ちた」という言い伝えがある。
寛永9年8月14日（1632年9月27日）の午前0時過ぎ、南野村に隕石が落ちた。石は喚續神社へ寄進され長く社宝として祀られていた。1976年に国立科学博物館によって隕石と確認され、南野隕石と命名．日本で2番目に古い隕石とされている。 ★

33 南野隕石 　寛永9年（1632）9月27日（旧暦8月14日）午前0時頃、村瀬六兵衛ら数人の人々が塩を焼いていた時の出来事です。突然ものすごい音がして、赤熱した隕石が落ちてきたのです。里人の1人が鉈（なた）を投げつけました。

34 太陽系の誕生 STEP 1 銀河系円盤部には星間物質（ガスやちり）が高密度に集まっている場所（星間雲）が存在
この一部がなんらかの理由で圧縮される（たとえば超新星爆発の衝撃など） 星間雲内に高密度部分ができ，自らの重力で収縮を始める 星間雲では密度のむらを均等にするためゆっくり回転 ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したオリオン座の馬頭星雲のクローズアップ

35 太陽系の誕生　STEP 2 回転によって遠心力が働く．遠心力と重力が拮抗すると，回転軸方向には遠心力が働かないので物質は赤道面に向かって移動，平たい円盤状になる　98-99% H, Heガス やがてちりの層の自己重力不安定によって「微惑星」と呼ばれる1-10kmサイズの小天体が100億個も生まれる ちりは赤道面に沈殿 原始太陽系円盤ができてからここまで数十万年～数百万年

36 太陽系の誕生 STEP 3 地球型惑星 原始惑星系円盤を構成するちり：岩石，金属質の塊，氷
太陽の近く：太陽の熱で氷は蒸発してガスに．そのため 　　　　　　岩石質の微惑星が誕生 岩石質 氷 微惑星は太陽の周りを回りながらお互いの重力で軌道を乱しあい，衝突合体をくりかえし，成長して「原始惑星」と呼ばれる惑星の卵が誕生 地球型惑星

37 太陽系の誕生　STEP 4 太陽系外側：太陽重力の影響少ないため原始惑星軌道間隔が広がる．円盤の温度が低く，氷が増えますます大きな原始惑星ができる．これを核に自身の重力により原始太陽系円盤からガスを捕獲し，H, Heの大気をまとう 木星型惑星 さらに遠くでは，原始惑星の成長には時間がかかり，固体コアが形成されたときには円盤ガスが消失しつつあったためほとんどガスをまとえず，巨大氷惑星となる

38 火星 ・大きさは地球の半分 ・密度は地球より小さい ・地表に酸化鉄が多く赤く見える ・1.026日で自転，自転軸の 傾きを持ち，地球に近い
　傾きを持ち，地球に近い 　従って季節変化がある． ・重力が小さいため大気は希薄 ・極冠(氷H2Oと大気中のCO2に 　よるドライアイス ・赤道付近に巨大火山が並んでいる． 　最大はオリンポス(高さ26km, 　火口直径80km) バイキング1号が撮影した火星表面

39 地球型惑星とその核のサイズ 地球 金星 マントル 外核 内核 火星 月 水星

40 木星 ・太陽系惑星で最大(地球の11倍) ・ H(90%)とHe(10%)を主成分とする ガスの惑星故，密度は地球より小さい
・表面重力は地球の2.37倍 ・表面温度-130 ℃ 　　そのため軽いガスを保持できる ・自転周期は0.414日　惑星で最も速い 　→遠心力大で赤道付近膨らむ ・強い磁場がある→オーロラ見られる ・表面の模様で大赤斑がみられるが原因 　はわかっていない ・衛星は60個以上　大きなものはイオ，　 　エウロバ，ガニメデ，カリストの４つ 　（ガリレオが1609年ころ，自分で作成 　した望遠鏡で発見，ガリレオ衛星と 　呼ばれる）

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42 gj ge なぜ重力が大きいと軽いガスを保持できる？ 表面重力（ｇ）＝ GM r2 木星と地球で比較
Ｒ：天体の半径 表面重力は天体の質量に比例して、天体の半径に反比例する 木星と地球で比較 地球の半径re/木星の半径rj＝6380/71490 木星の質量Mj/地球の質量Me＝1900/5.97 gj ge GMj rj2 re2 GMe Mjre2 Merj2 ＝ ･ ＝ ＝ 2.37 地球上重さ40kgのものが木星では約100kg !

43 土星 ・環が確認されたのは1655年 ホイヘンスによる ・環の幅は30万km以上，厚さ は数十mと言われている．
　ホイヘンスによる ・環の幅は30万km以上，厚さ 　は数十mと言われている． ・環は細かい氷の粒，岩石の粒 　なども混じっている ・土星本体は太陽系第2の大きさ ・密度は地球の1/4以下　惑星 　の中で最小 ・自転は木星の次に速い0.444日 ・扁平率は太陽系惑星で最大 ・公転周期29.458年 ・土星の主成分はHとHe ・強い磁場を持つ ・衛星は30個以上　 　最大はタイタン ボイジャー2号が撮影した土星

44 土星の環 環は一様ではなく、A環からG環に別れる。
土星の環は内側から順にD環、C環、B環、A環、F環、G環、E環があり、F環、G環はよじれた構造をしている。 A環とB環の間のすき間が“カッシーニの間隙”と呼ばれる カッシーニ(探査機）が撮影した環 細いたくさんの環からなっている

45 土星に超巨大なリング 米宇宙望遠鏡の観測で発見
　米宇宙望遠鏡の観測で発見 スピッツァー宇宙望遠鏡によって観測に成功したこの巨大なリングは土星の表面から約600万～1200万キロの場所に広がっており、厚みは約240万km、地球が10億個入るほどの大きなものであるという。

46 冥王星はときどき海王星の軌道の内側に入り込む
衝突しない？ 海王星の公転周期（ 年）と冥王星の公転周期（ 年）は、ほぼ2：3であるため、両惑星が最接近しても18AUという距離 従って　　　　　　　　　衝突の可能性はない

47 シュウメーカーレビー彗星 木星に衝突 1994年7月の数日間にその分裂核が相次いで木星に衝突 木星に残った衝突痕 1917年に土星に接近
シュウメーカーレビー彗星　木星に衝突 1917年に土星に接近 1960年頃に木星に捕獲 1992年7月には木星に接近 そのとき核が砕け少なくとも 21個の破片が連なった ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したシューメーカー・レヴィ第9彗星 1994年7月の数日間にその分裂核が相次いで木星に衝突 この規模の彗星が木星に衝突するのは約1000年に1度の稀な現象 木星に残った衝突痕

48 ここまで