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。

太陽系の天体の質量と大きさ

今回は太陽系の天体について書いて行きたいと思う。

 

1. 太陽系とは

太陽系はG2タイプの主系列星、つまり太陽を中心とした恒星系のことである。

そして、太陽系には恒星が1つと8つの惑星、多数の準惑星と衛星, 小惑星が含まれているが恒星の質量は惑星とは比べ物にならないので太陽系の質量は太陽がほぼすべてを占めていると言っても過言ではない。

そのため、太陽系では太陽が中心となっており、太陽は他の惑星からの影響をほとんど受けることは無いが連星系の場合は大質量の物体が2つ以上あるので中心は恒星とはならない。

例えばケンタウルス座α星系では太陽の1.1倍と0.9倍の質量の恒星が相互公転をしている形となっており、恒星系の中心部は質量の大きな恒星に若干寄っている所に位置しており、質量の大きな恒星にあるわけでは無い(厳密には太陽系の中心は太陽の中心とは若干ずれている)。

 

そして、太陽系は恒星から近い順に水星, 金星, 地球, 火星, 木星, 土星, 天王星, 海王星の順に並んでおり、質量の小さな惑星は太陽に近く、大きな惑星は遠くに位置している傾向にある。

ちなみに質量が大きい順に並べると木星, 土星, 海王星, 天王星, 地球, 金星, 火星, 水星の順になっている。

しかし、これらの惑星の質量を合計しても太陽の質量の1%を軽々と下回る質量にしかならず、更に木星以外の惑星の質量を合計しても木星の質量には軽く及ばないほどである。

このように太陽系は恒星が一つしかないので恒星(太陽)の質量が系全体のほぼすべてを占めており、更に二番目に質量の大きな木星の質量は三番目以降の天体の質量の合計を足した量よりも多く、質量に大きな偏りがあることが分かる。

では、次章では太陽系の天体のデータについて書いて行きたいと思う。

 

 

 

2. 太陽系の天体

太陽系には無数の天体があるが系の大半は太陽によって占められ、二番目に大きな木星の質量ですら太陽の1,000分の1も無いほどである。f:id:DS930810:20180418101207j:plain

太陽系の質量の大きな順に並べると上図のようになり、太陽の質量がいかに大きいかが分かる。

また、海王星と天王星では天王星のほうが直径は大きいが質量は小さいので海王星のほうが大きい天体として扱われており、これと同様に水星とガニメデではガニメデのほうが直径は大きいが質量は水星のほうが倍以上もあるので水星のほうが大きい天体として扱われている。

よく、ガニメデとタイタンは「水星よりも大きな衛星」として扱われることが多いが質量は水星のほうが大きいので個人的には水星よりも大きいと言う表現は間違っていると思う。

現に水星の組成や密度は地球型惑星そのものと言っても過言ではないので水星はやはり太陽系の惑星であると言える。

ちなみに2006年に惑星から外された冥王星はかつては地球型惑星に分類されていたが組成や密度は地球型惑星とは似ても似つかないものであり、どちらかというと衛星のような組成や密度であるためこの判断は妥当であると言える。

 

そして、太陽系の惑星は質量が大きく主にガスで形成されている惑星(木星, 土星, 海王星, 天王星)と岩石が主成分となっている小さな惑星(地球, 金星, 火星, 水星)に分けられいたが天王星と海王星は木星や土星と比較すると違いが見られたので現在では木星型惑星, 天王星型惑星, 地球型惑星の3種類となっている。

当然質量の大きさで並べると

木星型>天王星型>地球型となっており、地球型は岩石が主成分となっているので密度は大きい傾向となっている。

 

また、直径は木星型が一番大きいがそれでもある程度の質量を持った恒星(太陽)と比較すると非常に小さく、大体10分の1程度の直径しか有していない。

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太陽と太陽系の惑星の大きさの比は上図のようになっており、惑星の並びは太陽から近い順となっている。

太陽の大きさは惑星とは比較にならないほど大きく、最も大きな惑星である木星でも太陽の10分の1強の大きさしか無く、太陽の大きさがいかに大きいかが分かる。

しかし、宇宙には太陽とは比較にならないほどの巨体を誇る恒星も存在しており、これほど大きな太陽ですら点に見えないほどの大きさのものも宇宙にはある。

けれどもそれほど大きな恒星でも質量はせいぜい太陽の十数倍程度しか無く、質量の面では圧倒することは無く、太陽も年齢が経つと現在の100倍以上の大きさに膨れ上がるので恒星と惑星では大きく違うことが分かる。

 

 

 

3. 太陽系の質量比

最後に太陽の質量比について書いて行きたいと思う。

太陽の質量は太陽系の大半を占めていると書いたが初めに惑星の質量の合計値について書いて行きたいと思う。

太陽系の惑星の合計質量は2.669×10^27 kgであり、この質量は太陽の745.3分の1程度にしかすぎず、惑星の質量の小ささと同時に太陽の質量の大きさがうかがえる。

そして、太陽, 惑星以外の天体の質量は太陽の質量と比較すると無いに等しいので実質太陽の質量は太陽系の99.87%も占めており、地球にとって太陽は非常に大きな存在ではあるが反対に太陽から地球を見ても存在自体に気づかないほどの小ささである。

 

また、木星以外の惑星の質量合計は7.699×10^26 kgであり、この質量は木星の質量の2.47分の1にしかすぎず、太陽ほどでは無いがやはり惑星の質量も木星に偏っていることは否めない。

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木星の質量はかなり大きく、同じガス惑星の土星と比較しても3倍以上もあり、内部の組成の違いから密度の大きさも木星の2倍近くもある。

また、天王星と海王星の密度は木星に似ており、質量は地球と大差があるわけでは無いが同等とも言えず、やはり質量が大きいことには変わりはないが木星と比較するとかなり小さい。

そして、地球型惑星の質量は地球と金星が大きめの傾向があり、火星と水星の質量は小さめとなっているが火星と水星の質量は意外にも2倍程度の差しか無く、その理由は火星の密度は地球型惑星の中ではかなり小さいほうに入るからである(地球; 5.52, 火星; 3.88)。

 

 

 

以上、太陽系の天体についてでした。