DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

小惑星帯とは 実は木星の影響が大きかった

今回は火星と木星の間にある小惑星帯について書いていきたいと思います

 

1. 小惑星帯とは

小惑星帯とは火星と木星の間にある小惑星が多数存在する所であり、小惑星の数は大小合わせて数百万個あるともいわれております。

小惑星は地球の大きさと比較しても非常に小さい上に小惑星の全質量を合わせても月の35分の1程度にしかすぎません。

 

そして、小惑星の大半は数キロ、もしくはそれ以下と非常に小さいですが大きいものも存在し、小惑星帯最大のものであるケレス(Ceres)であり、直径は平均952 kmもあり、小惑星帯の3分の1を占めます。

 

一般的に小惑星と言うといびつな形をしているものが多いですがケレスぐらいの大きさとなると比較的球形に近く、ケレスは975km×910kmと完全な球形とは言えないもののかなり近いと言えます。

これほどサイズが大きいと惑星...

と言ってもよさそうですがさすがに冥王星の直径の半分も無い天体のことを惑星と呼ぶことは無いため、冥王星と同じく準惑星に分類されております。

また、ケレスの密度は水の2倍程度と地球型惑星にしては小さく、この密度は冥王星と大差がありません。

 

そして、小惑星は無数あり、ケレスと言う巨大なものもあるので一見小惑星はケレスと言う1つの巨大な天体が何らかの理由で砕かれて、現在のような小惑星帯になったのではないかと考えられますが...

 

 

 

2. 小惑星の距離と法則

小惑星帯には謎が多く、何故火星と木星の間にこのように多くの天体があるのかが疑問に思われます。

実際に元惑星説は意外にも理にかなっており、火星-太陽の平均距離は地球の1.52倍であるが木星の場合だと5.2倍といきなり飛んでいるため火星と木星の間には何かがありそうに見えますが...

 

そして、惑星の距離を示すティティウス・ボーデ則という法則があります。

この法則は惑星の距離をある計算式で表したものであり、その計算式とは

惑星までの距離=0.4+0.3×2^n (AU)

であり、nの数値は近い順にマイナス無限大(2^nが0になるようにする)、

0, 1, 2, 3,...

と当てはめていきます。

 

初めにマイナス無限大を当てはめると0.4となり、この値は水星のものとほぼ等しくなります。

次に0を当てはめると0.7で金星、1の場合は1で地球、2の場合は1.6で火星に近くなり、

ここまでは誤差が火星の場合は若干ありますが間違っているとも言えません。

 

そして、更に当てはめると木星が4の5.2、土星が5の10、天王星が6の19.6となり、土星で若干誤差がありますがかなり正確に当てはまっております。

 

しかし、ここで気づいたと思いますが3に当てはまる惑星が存在せず、3の場合は2.8となります。

 

ティティウス・ボーデ則による惑星までの距離

惑星   予想の距離   実際の距離 

水星      0.4      0.387

金星              0.7                     0.723

地球     1                  1

火星      1.6                      1.52

?       2.7

木星                5.2                       5.20

土星                10                        9.55

天王星           19.6                      19.21

 

このように書くと土星が若干納得いかないもののかなり近い値を示しており、この法則は正しそうに見えますが3に当てはまる惑星が存在しません。

そして、太陽から2.7天文単位(地球-太陽間)離れた所にあるものと言えば小惑星帯であり、ケレスと太陽との距離は2.77天文単位とこの法則のn=3とかなり似た値を示しているように見えます。

 

このことより、小惑星ケレスはかつて惑星だったものが何らかの理由で破壊されたのではないかと言う説が正しそうに見えますが先ほども書いたように小惑星の質量の合計は月の35分の1、ケレスの3倍なので仮に小惑星の質量をケレスにすべて集めたとしても

惑星としては全く足りません。

 

ここで、小惑星の密度をケレスと同じであり、形状もケレスと同じと仮定すると

大きさは1,575 km × 1,688 kmとなり、冥王星の大きさを下回る上に密度も小さいので惑星であるとはとても言えません。

 

そして、ティティウス・ボーデ則と言う法則についても疑問に思う所はたくさんあり、このような法則は非常に複雑で分かりづらい計算式で表されるがティティウス・ボーデ則は見ての通り、かなり単純で簡単な式であるためこの式に信憑性があるかと言うととてもあるようには見えません。

実際にn=7の結果を書くと38.8となり、この距離は海王星-太陽間を大きく上回っており、どちらかと言うと冥王星の距離に近いです。

おそらくではあるがこの法則が当てはまった理由は発見されている惑星の距離に当てはまる式を考えただけではないかと思われます。

また、実は天王星はこの式の後に発見され、数値もほぼ一致したがこれは単なる偶然であると思われます。

 

 

 

3. では、起源は何なのか

小惑星の起源は地球型惑星の破壊ではないことが分かりました。

では、起源は何なのかと言うとおそらく木星の影響で巨大惑星になれなかった微惑星ではないかと考えられています。

 

実をいうと地球や金星のような惑星は太陽系誕生時に微惑星が衝突、合体して誕生したものであり、合体をすると質量が増える、つまり引力も増し、周辺部にある微惑星を吸収しやすくなり、最終的には地球のような巨大な惑星が誕生します。

 

そして、小惑星帯の外側には木星が位置しており、木星は質量が地球の318倍と極めて大きいので小惑星帯に与える影響も大きく、その影響で微惑星が合体するどころか砕けてしまい、現在の小惑星帯のようになった説がかなり有力とされています。

 

しかし、ケレスのように比較的大きいものもあるが、これは微惑星がある程度まで大きくなったものの木星の影響で途中で成長が止まったのではないかと考えられます。

 

 

 

ちなみに小惑星帯は火星と木星の間にしかないように見えるが意外なほど多くの小惑星帯があり、トロヤ群と言われる小惑星帯が木星の軌道の前後30度のあたりに存在し、

更に太陽系の外縁部にはエッジワース・カイパーベルトと呼ばれる小惑星帯が位置しております。