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。

惑星に対する衛星の大きさ 一見ガニメデは大きそうであるが...

 今回は惑星に対しての衛星の大きさについて書いて行きたいと思う。

目次

1. 衛星

1.1 衛星とは

 衛星とは惑星の周りを周回する天体のことであり、地球の衛星は月である。そして、太陽系には大小さまざまな衛星があり、地球型惑星は地球を除き、直径が50 kmを超える衛星を保持しているものはない。

 その一方で質量の大きな木星型や天王星型の惑星には数多くの衛星があり、その中でもとりわけ直径の大きいガニメデは木星, タイタンは土星の衛星である。言うまでも無いが木星と土星は太陽系の惑星の中で最も大きな惑星であり、これらの衛星以外にも数多くの衛星を従えている。

 特に木星にはガリレオ衛星と言う非常に直径の大きな衛星が4つもあり、その内3つの衛星が月の大きさよりも大きい。

 しかし、太陽系の惑星の中には衛星に関して非常に特異な惑星があり、その惑星とは地球のことである。地球型惑星は質量が軽いため、衛星を多く所有しているものは無く、特に水星と金星には衛星が一つも存在していない。

 また、火星は衛星を2つ持っているもののどちらの衛星も非常に小さいために球状をしていない。そのため、衛星と言うよりも大きめの小惑星とも言え、実際に火星の衛星よりも大きさの大きい小惑星も数多くある。

 けれども地球には極端に大きな衛星が周っており、その衛星こそが月である。月は太陽系の衛星の中では5番目に大きな衛星であるが月よりも大きな衛星4つがいずれも木星と土星と言った巨大な惑星の衛星であるため、月は質量の小さな地球の周りを周回している点で特異である。

1.2 巨大な衛星、月

 月は非常に大きな衛星であり、小惑星帯には月よりも大きな天体は一切存在しない。それどころか月の大きさは冥王星よりも大きく、地球の4分の1以上の半径、及び地球の80分の1もの質量を有している。

 そのため、月は太陽系の中でも非常に大きな衛星であるが先ほども書いたように月よりも大きな衛星は太陽系内には4つもある。その衛星とは木星のガリレオ衛星であるガニメデ, イオ, カリスト、及び土星最大の衛星であるタイタンのことであり、この中でもガニメデとタイタンは直径が5,000 ㎞を超えており、直径だけなら水星を上回っている。

f:id:DS930810:20181003142459j:plain

 月以上の衛星のサイズは地球と比べるとそこまで大きくは無いが極端に小さいわけでは無い。そして、その中でもガニメデ, カリスト, タイタンは直径が大きく、月と比較してもかなり大きいがイオの直径は月とほぼ同じであり、月よりも若干大きい程度である。

 また、ガリレオ衛星で一番小さく、唯一月よりも小さいエウロパも月と直径に大差は無いため、ガリレオ衛星はいずれも非常に大きな衛星とも言える。

 以上のことより、月の直径はガリレオ衛星のガニメデやカリスト、及び土星の衛星であるタイタンと比較すると小さめであるがイオやエウロパとほぼ同じ大きさであることを考えると非常に大きいことが分かる。

 しかし、月の大きさは直径のほうも確かに大きいものの月が大きいと言われている理由は惑星に対しての大きさであり、ガリレオ衛星やタイタンは惑星の大きさを考えるとそこまで大きな衛星ではない。けれども月の場合は惑星の大きさに対して非常に大きく、ここまで惑星の大きさに対して大きな衛星は太陽系には無い。

 このことについては次章で書いて行きたいと思う。

2. 衛星の惑星に対しての大きさ

2.1 惑星と衛星の比

 ここからは衛星の大きさよりも惑星に対しての大きさについて書いて行きたいと思う。太陽系最大の衛星はガニメデであるがガニメデは木星と比較するとかなり小さく、木星の直径の27分の1の直径しかない。そのため、ガニメデは木星と比較するとかなり小さく、木星から見るととりわけ大きな衛星ではない。

 しかし、月は地球の27%の直径を有しており、惑星に対しての大きさが非常に大きいことが分かる。

 そのため、単純に直径だけではガニメデのほうが月よりも大きいが惑星との大きさの日では月のほうが圧倒的に大きく、この大きさは他の衛星の追従を許さないほどである。

 では、ここからは惑星と衛星の大きさの日について書いて行きたいと思う。ここで各惑星は衛星を有している地球, 火星, 木星, 土星 ,天王星, 海王星であり、衛星は最も大きなものについて書いて行きたいと思う。

f:id:DS930810:20181003144641j:plain

 衛星と惑星の直径比は上表のようになっており、月の直径比が他の衛星と比べると非常に小さい(惑星の大きさに近い)ことが分かる。また、直径の大きな4惑星の比はそこまでばらつきは無く、チタニア(天王星)の大きさが若干小さく、トリトン(海王星)の大きさが若干大きい程度である。

 しかし、火星の衛星であるフォボスは非常に小さい衛星であり、他の衛星と比較しても直径比が大きくなっており、直径に関してはさらに小さくなっている。この理由はフォボス(とダイモス)は小惑星帯の小惑星であったものが火星に引き寄せされ、衛星となったからであると考えられているからであり、実際にフォボス(とダイモス)は球形では無くいびつな形をしている。

 そして、文章だけでは実感がわかないと思うのでここからは木星とガニメデ、及び地球と月の大きさの比を図示していきたいと思う。

f:id:DS930810:20181003145629j:plain

 左が地球と月, 右が木星とガニメデであるが惑星との直径比で見てみると月の大きさが非常に大きいことが一目瞭然であり、月が地球に対して非常に大きいことが容易にわかる。その一方で太陽系の衛星の中で最も大きく、月の1.5倍程度の大きさを誇るガニメデも木星と比較するとかなり小さいことが分かる。

 ちなみに地球と木星の大きさは地球のほうが10倍大きく書かれているため、実際の大きさは木星側のほうが10倍ある。

2.2 ガニメデの惑星に対しての直径比を月と同じにすると

 最後にガニメデの惑星に対する直径比を月と同じにした場合について書いて行きたいと思う。月は地球の3.67分の1の直径を有しているがもしガニメデの直径を木星の3.67分の1にしたらどうなるのだろうか?

 その答えは直径38,963 ㎞と地球の3倍以上の大きさとなり、極端に大きい惑星となる(ここまで大きいと惑星と言えるかどうか怪しいが)。

f:id:DS930810:20181003150903j:plain

 ガニメデの惑星に対しての直径比が月と同じになった場合、地球の大きさよりもはるかに大きくなる。これが地球と月の直径比であり、月の大きさが地球に対していかに大きいかが分かる。反対に月の大きさは上図からも分かるように木星と比較しても非常に小さく、木星の41分の1程度の大きさしかない。

 反対に月の大きさがガニメデの惑星に対する直径比と同じになると346.6 ㎞と非常に小さくなり、この大きさは小惑星帯で最大の天体であるケレス(準惑星)の半分も無いほどである。

 このように月の直径はガニメデに負けてはいるものの惑星との直径比では圧勝しており、仮にガニメデの惑星に対する大きさが月ほどになると地球の3倍以上の大きさとなり、反対に月の惑星に対する大きさがガニメデ並みにあると500 ㎞をも下回るようになる。

 以上、惑星に対する衛星の大きさについてでした。