講義スライド

古代ギリシアの宇宙像
太陽系の天体は特別な存在だった
地球中心
プラトン，アリストテレス（BC4c）
太陽中心
太陽，月，水星，金星，火星，木星，土星
アリスタルコス（BC3c）
天動説の完成 （プトレマイオス，AD2c）
観測データ重視
地動説
コペルニクス “天体の回転について”（1543）
ネオ・プラトン哲学
恒星
土
木
火
地
金
水
自然法則は単純であるべきだ
太陽
惑星の位置，日食・月食の予測が可能に
キリスト教と結びつき 1400年間生き続ける
地動説による惑星の動きの説明
地動説の完成
16c後半～17c前半
ティコ・ブラーエ
ケプラー
精密な天体の位置観測
ケプラーの法則
1. 惑星は太陽を１つの焦点とする楕円軌道を描く．
２．惑星と太陽を結ぶ線が一定時間に掃く面積は一定である．
３．惑星の公転周期の２乗は軌道長半径の３乗に比例する．
1
外惑星（火，木，土）の公転周期
外惑星（火，木，土）の公転半径
火星（T2）
地球(T1)
火星

X
地球は１日あたり
太陽
太陽


地球
R
速く周る．
正弦定理より
会合周期をKとすると
 360 360 
360  K 


 T1 T 2 
内惑星（水星，金星）の軌道半径
X
R

sin  sin     
カッシーニ（伊・仏）の観測
1672年 火星の大接近
地球上の２点からの三角測量により
火星までの距離 R2-R1 を求める
金星
Keplerの法則
太陽
太陽
2
R1
地球
max：最大離角
X
R
R2

火星
 T 2   R2 

 

 T 1   R1 
3
R1=1.4×108 (km)
現在の値は，およそ
R1=1.5×108 (km)
地球
地動説の完成
17c後半
ニュートン
力学の確立 ⇒ 運動のメカニズムを説明
運動の法則
ma  f
万有引力の法則
f G
Mm
r2
1608
1610
望遠鏡の発明
ガリレオ “星界の報告”
月のクレーター，木星の衛星
金星の満ち欠け
1687
ニュートン “プリンキピア“
1781
天王星の発見（ハーシェル）
1846
海王星の発見（ガレ）
1930
冥王星の発見（トンボー）
m：質量 a:加速度 f：力
m：質量，a:加速度,f：力
地上の運動と
天界の運動が
同じ法則に従う
ニュートン力学に
基づく予測を検
証？？？
（ただし，2006年以降惑星には含めない）
ケプラーの法則を満たすような引力はどう表されるべきか？
2
太陽系： 太陽＋太陽を回る天体
（光学）望遠鏡観測で得られる情報
太陽，惑星，小惑星，衛星，彗星，太陽系外縁天体
・大きさ： 視直径から
・質量： 衛星の軌道観測から
v2
Mm
G 2
r
r
m
イトカワ
⇒
M
・大気組成：
・表面温度：
平均密度
（構成物質）
v
r
m
M
rv 2
G
分光観測から
分光観測から
ヘール・ボップ彗星（1997）
惑星の質量と平均密度の関係
惑星の内部構造
岩石惑星
ガス惑星
地殻（岩石）
大気（水素，ヘリウム）
大気（水素，ヘリウム）
コア（氷，
岩石，鉄）
コア（鉄）
マントル（岩石）
コア（氷，岩石，鉄）
地球と火星は
衛星をもつ
1960年代後半～
氷惑星
多くの衛星，リングをもつ
水星 Mercury
新たに得られた情報
表面地形
⇒ 過去の歴史を読み取ることが
可能になった
重力，磁場
⇒ 内部構造についての情報
マリナー10（1974-5）
・最近の地質活動はみられない
（衝突クレーターが多い，月に似ている）
・磁場が存在（流体核の存在）
3
金星 Venus
パンケーキ状ドーム（D=20km）
ドーム状地形（D=25km）
厚い大気に覆われているため表面地形が見えない
⇒ 電波（レーダー）で見る
金星の火山の分布
陥没地形（D=100km）
・最近の火山活動
・プレートテクトニクスはない
シフ山
（高さ2km，直径200km）
火星 Mars
火星の火山の分布
極冠（ドライアイス）
最大：400km
オリンポス山（太陽系最大の火山）
高さ： 25km，直径：600km
プレート・テクトニクスは存在しない
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地球型惑星の大気の比較
金星
大気組成 CO2: 96.5%
N2: 3.5%
H2O: 0.1%
表面気圧
(気圧)
流水地形
砂丘
かつては温暖な気候で表面に水が存在した
地球
N2: 78.1%
O2: 20.9%
H2O: 3~0.1%
Ar: 0.9%
火星
CO2: 95.3%
2.7%
N 2:
Ar:
1.6%
~90
~1
~0.07
>400
~15
~-20
表面温度
(C)
木星 Jupiter
木星の衛星
イオ：火山活動が存在
太陽系外縁天体
エウロパ： 氷の下に水？
比較惑星学から比較惑星系学へ
他の惑星系の探索
1AU = 1.5x108 km
天文単位（太陽ー地球）
巨大望遠鏡
ハッブル宇宙望遠鏡
中心星（恒星）のふらつきを検出する
現在までに２００個近く発見されている
カイパーベルト： 短周期彗星（<200年）
オールト雲： 長周期彗星（>200年）
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