自然衛星：特性、形成、機能、例 - アルテ - 2025

自然の衛星は、重力によって惑星にリンクされた岩のような物体です。通常、それらは軌道を回る惑星よりも小さいです。月は地球の自然衛星であるため、自然衛星は「月」とも呼ばれます。水星、金星、セレスを除いて、太陽系の他の惑星はそれらの周りを回る月を持っているので、これらの星の存在は非常に一般的です。

まだ発見することがまだたくさんあると考えられているため、太陽系の月の総数は不明です。これまでに181の存在が記録されており、その中で土星の数が最も多い82です。

太陽系のいくつかの自然衛星。ガニメデ、続いてタイタン、カリスト、イオ、月が最大です。金星には0個の衛星があります。海王星には14個の衛星があります。ユーザー：primefac

自然衛星には衛星がありませんが、たとえば、小惑星があります。たとえば、（243）Idaは自然衛星を備えた小惑星です：Dactyl。

肉眼で見える唯一の自然衛星は私たちの月です。木星の衛星を見るには望遠鏡が必要です。ガリレオガリレイは、1610年に最大の4つを発見し、イオ、カリスト、エウロパ、ガニメデという神話的な名前で洗礼を受けた最初の人です。

それ以来、ウィリアムシェイクスピアの登場人物にちなんで名付けられた天王星のものを除いて、新しく発見された各衛星には神話上の名前が割り当てられています。

このアニメーションは、親惑星を周回する自然の衛星を示しています。出典：ウィキメディア・コモンズ。Wiki-MG **** @@@-fr Accueil fr：Accueil

トレーニング

自然衛星の起源は、太陽系の形成そのものにさかのぼります。現在最も広く受け入れられている仮説は星雲仮説です。超新星の残骸から、宇宙のガスとダストの星雲が形成されました。これは、重力のおかげで、そもそも太陽を作るのに十分な物質を凝集させました。

太陽が作成されると、若い星でよく見られるように、回転するガスと塵の円盤がその周りに残りました。

星を取り巻く円盤内の物質は、星が冷えるにつれて凝縮し、星を構成する粒子が衝突します。やがて、惑星が形成され、将来の惑星の胚が形成され、同じように衛星が形成されるようになりました。

このようにして、宇宙学者は、太陽自体、惑星、衛星、小惑星、彗星など、太陽系に含まれるすべての天体が形成されたと信じています。物質の凝集と圧縮のプロセスは降着と呼ばれます。

現在、各惑星がどのようにして独自の自然衛星を獲得したかという問題が残っています。私たちの太陽系では、岩の惑星または内部惑星には衛星がほとんどありません。水星と金星にはありません。地球には月が1つしかありませんが、火星にはフォボスとダイモスの2つがあります。

しかし、気体の外惑星は月を数十で数えます。したがって、これを説明しようとする理論がいくつかあります。

-衛星が惑星から切り離され、軌道に残った

-惑星は衛星を捕らえました

-惑星と衛星の両方が最初からシステムを形成した。

自然衛星の動き

地球と月のサイズ比較。アポロ17地球全体の画像：NASAT満月の望遠鏡画像：グレゴリーH.リベラ

太陽系の物体間の重力相互作用は、衛星の移動に関する複雑なシナリオにつながります。これらの相互作用は軌道を変更し、既知の平行移動と回転の動きに加えて、平衡など他のものも追加されます。

月の変動またはためらいは、地球から観測される衛星の振動運動です。解放のおかげで、月は常に地球に対して同じ顔を見せていますが、目に見えない側のわずかなパーセンテージが見られます。

相互作用はまた、衛星の外観を変更し、これらは順番にそれらが周回する惑星の外観を変更します。これについては、後でもう少し説明します。

自然衛星の種類

タイプについては、例えば、自然の衛星は次のようになります：

通常の衛星

通常の衛星は、太陽の周りの親惑星と同じ方向に回転するため、おそらく同時期に発生したか、遠隔地の惑星が被った壊滅的なイベントの結果である可能性があります。

不規則な衛星

彼らはほとんど常に母惑星の方向とは逆の方向に回転します（それらは逆行します）、そしてそれらの軌道はより大きな偏心を持つ傾向があり、それらはより遠くにあります、それらはそれらはおそらく捕捉された衛星のカテゴリーに分類されます。

一時的な衛星

それらは通常、しばらくの間惑星によって捕捉された小さな小惑星であり、その後、宇宙へと浸透し続けます。約10フィートの長さの2006年の小さなRH120は、20年ごとに地球の軌道に到達すると考えられており、そこで捕捉されていますが、地球で唯一の一時的な衛星ではないかもしれません。

自然衛星には、惑星への影響やその軌道の構成に応じて、他の名前もあります。

関数

惑星の自然衛星は、人工衛星とは異なり、特定の機能を持つように作成されていません。それらは複数の重力タイプの相互作用と、まだ部分的に未知である他の物理的プロセスのために存在します。

軌道

しかし、衛星は、その周りを回る惑星に顕著な影響を与えます。月が地球に及ぼす巨大な影響を理解するには、潮の影響を考えるだけで十分です。

それだけでなく、月は地球の軌道を形作るのにも寄与しているので、それがないと、気候と生活条件が大きく影響を受けます。

同様に、他の惑星の衛星は、それらの親惑星の軌道を確立し、それらの特徴を構成するのに役立ちます。

リング構成

外惑星上の羊飼い衛星の例は言及する価値があります。それらは重力によって、最も顕著なリングを持つ惑星、土星のような惑星上のリングの構成を維持するのに役立つためです。

土星の周りには、非常に細かい粒子で構成された材料の薄いディスクがあります。ミマスのようないくつかの月の軌道は円盤を通過し、輪に分離します。次に、衛星はこれらのリングを重力で「放牧」し、軌道を取り囲む領域を自由に保つと言われています。

潮汐力

地球と月の間など、惑星とその衛星の間には潮汐力が存在します。それらは両方とも拡張されたボディ、つまり測定可能なサイズであるという事実によるものです。

したがって、重力の大きさがより大きい点が互いにより接近しているため、2つの間の重力相互作用は完全に均一ではありません。

重力の引力はオブジェクト間の距離に依存することに注意してください。地球と月の間のそれらの値をニュートンの方程式で計算したい場合、通常、それぞれの質量とそれらの中心間の距離を代入することで計算します。

このようにすることで、両方の質量が中心に集中していると想定しています。

しかし、中心から特定の距離にある地球上の点を考慮すると、状況は変わります。たとえば、次の図では、月の引力（左側）は点A、B、C、Dでわずかに異なります。少なくとも、より近い点Aで強くなると予想されます。遠くにある点Bで小さくなります。

図3.主に月によって加えられた潮汐力により、満潮時に海が海に向かって上昇します。出典：ウィキメディア・コモンズ。エマン。

実際にはその差はそれほど大きくありませんが、海洋の塊は流体であるため、月によって加えられるわずかな引力によって変形しやすくなるため、地球潮汐を引き起こすのに十分です。

太陽がはるか遠くにあるとしても、同様の相互作用が地球と太陽の間で発生しますが、太陽がより重いことを考慮に入れる必要があります。

満潮と干潮

周期的に月と太陽の影響が加わり、潮汐が強くなります。これは、3つの星が揃っている新月または満月に発生します。一方、それらが直角にある場合、潮汐効果は互いに打ち消し合います。

潮汐力は地球-月系に固有のものではなく、太陽系全体にも存在します

地球の自然衛星

地球の唯一の自然衛星である月の眺め。出典：Max Pixels。

地球の唯一の自然衛星は私たちの月です。親惑星に比べて最大の衛星です。

その表面は無愛想ですが、その影響は地球上の生命にとって並外れたものです。その重力の力が地球の軌道を変え、植物が光合成を行う時間を与えるために光の期間を長くしました。

月には、通気性のある大気はなく、液体の水がなく、急激な温度変化があります。しかし、そのおかげで季節や潮が起こり、それがまた地球の大気を変えて通気性をもたらしました。

それだけでは不十分であるかのように、それは農業のガイドとして機能し、科学者、哲学者、詩人、愛好家のための永遠のインスピレーションの源です。

火星の自然衛星

図5.フォボスとデイモス。出典：ウィキメディア・コモンズ。機械可読の著者が提供されていません。RHorningを想定（著作権の主張に基づく）。。

これらは、19世紀の終わりにアメリカの天文学者アサフホールによって発見された2つの小型（最大直径約10 km）の不規則な衛星、フォボスとデイモスです。

それらはおそらく、内側と外側の惑星を隔てる小惑星帯に由来し、火星の重力によって引っ張られました。

彼らは、赤い惑星に非常に近く、フォボスが最も近く、3000 km以下の軌道を周回しています。天文学者はそれが最終的に火星の表面に衝突すると信じています。デイモスは火星の重力を逃れて独立した小惑星になる可能性があります。

木星の自然衛星

ガリレオ衛星、地球、月のサイズの比較。出典：ウィキメディア・コモンズ。Hydra92。

木星の4つの最大の衛星は、ガリレオの新しくリリースされた望遠鏡のおかげで発見されました。そのため、それらはガリレオ衛星と呼ばれています。しかし、ガスの巨人はこれまでに79個以上の月を持っていますが、ガリレオの月は惑星マーキュリーに匹敵する大きさで最大です。

それらの1つであるIoは、大気があり、2日弱で木星の周りを完全に回転し、平均密度は月の密度と同じです。

一方、ヨーロッパは岩が多く、薄い雰囲気です。地球を一周するのに4日もかからず、科学者たちは地球と同じように構造運動をしていると信じています。

ガニメデとカリストは最大の月であり、軌道に乗るのに1週間かかります。太陽系全体で最大の月であるガニメデには、独自の磁場があり、酸素を含む薄い大気があり、カリストと同様に液体の水を含んでいる可能性があります。

木星にはまた、規則的および不規則な多数の他の月があり、そのいくつかはおそらく、降着によって木星を発生させた同じ星雲の一部によって形成されました。他のもの、特に不規則なものは、たまたま惑星に十分近くを通過したときに、木星の重力によって確実に捕らえられました。

土星の自然衛星

カッシーニから撮影された画像での土星の衛星ミマス。出典：ウィキメディア・コモンズ。

土星は衛星数が最も多い惑星で、最近の計算によると約82です。それらはかなり複雑なシステムを形成しており、そこでは羊飼いの衛星、トロイの木馬、軌道を共有する衛星、そして多数の衛星が際立っています。

そのサイズと雰囲気があるため、最も重要なのはタイタンです。この月は太陽系全体でガニメデに次いで2番目に大きく、望遠鏡の助けを借りて地球から見ることができます。

20世紀半ばまでに、ジェラルドカイパーはタイタンの大気中のメタンをすでに検出していましたが、カッシーニホイヘンスの使命のおかげで、タイタンには最大210 m /秒の風が吹いていることがわかりました。

比較のために、カテゴリー5の陸上ハリケーンは最も強烈で、風速は70 m /秒強です。同様に、タイタンの雨はメタンであるため、見通しは歓迎されません。

ミマスは、土星のもう一つの興味深い衛星ですが、タイタンよりも小さいです。以前、彼をリングシェパードと呼びました。しかし、その氷のような表面で印象的なのは、発見者にちなんでハーシェルと名付けられた巨大な衝撃クレーターです。火口の中央には高さ約6000メートルの山があります。

理由は不明ですが、彼の側では、イアペトゥスは一方が他方よりも著しく暗いことで区別されます。また、直径500 kmの巨大なインパクトクレーターがあり、土星から遠く離れており、他の有名な衛星よりもはるかに遠くにあり、軌道は非常に傾斜しています。

天王星の自然衛星

ボイジャーから撮影したミランダ衛星。NASA / JPL-Caltech

現在までに、天王星の27の衛星が数えられており、すべて大気がありません。その中には土星と同じように羊飼いの衛星があります。

天王星では、衛星の2つの大きなグループが区別されます。内部と外部です。前者は氷と岩から作られていますが、後者の組成はまだ不明です。

ティタニアとオベロンは天王星の最大の衛星ですが、主要な衛星の中で最小の氷のミランダ衛星は、その無秩序な表面のために印象的です。

また、親惑星である天王星によって引き起こされた潮汐力の影響を大きく受けており、ひどくひび割れた外観をしている可能性もあります。

海王星の自然衛星

これまでのところ、海王星の衛星は15個あり、最も目立つのはトリトンです。データによると、表面は37 Kまたは-236.15ºCであるため、想像を超える氷の世界です。

極では、窒素と一酸化炭素や二酸化窒素などの他の凍結ガスが豊富にあります。宇宙から見ると、トリトンは美しいほぼ完全な球形で、海王星の他の不規則な衛星とは一線を画しています。

海王星の他の衛星に関しては、これらは不規則な衛星のカテゴリーに分類されるので、惑星がどこかの時点でそれらを捕らえた可能性が非常に高いです。

冥王星の自然衛星

比較サイズのEarth-MoonとPluto-Charon。出典：ウィキメディア・コモンズによるNASA。

冥王星の衛星で最もよく知られているのはカロンで、そのサイズは親惑星のサイズに似ています。そのため、惑星とその衛星ではなく、バイナリシステムと見なされます。

カロンは1975年に発見され、冥王星がかつて海王星の衛星だった可能性を否定しました。冥王星-カロン二項式に加えて、ニクス、ハイドラ、ケルベロス、スティックスと呼ばれるさらに4つの小さな衛星があります。

冥王星とカロンは同期軌道にあります。つまり、冥王星とカロンは軸を中心に回転するのにかかる時間は、軌道を移動する時間と同じです。

参考文献

1. キャロル、B。現代天体物理学入門。2番目。版。ピアソン。
2. Geoenccyclopedia。自然の衛星。復旧元：geoenciclopedia.com。
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