Jupiter

FrontPage

木星

木星についてわかっていること

木星は、太陽から５番目の惑星です。木星は他のすべての惑星を合計しても、その２倍の*1大きさです。

太陽からの距離 778,330,000 km (5.20AU) 
      赤道直径 142,984 km；両極直径：133,708 km 
          質量 1.900e27 kg

ジュピター（Jove(ジョウブ)とも言います；ギリシャ語では ゼウス；ローマ神話ではユピテル) は神の中の王で、オリンポスの支配者、ローマの庇護(ひご)者です。 ゼウスはクロノス（土星）の息子です。

木星は天空で４番目に明るい 天体です。（１番が太陽、２番が月、３番が金星。）有史以前から知られています。1610年、ガリレオによる４つの木星の衛星の発見（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト：ガリレオ衛星として知られている）は、地球以外の物体が運動の中心となった、最初の発見でした。これが コペルニクスの 太陽中心説（地動説）にを支持する主な理由になりました。ガリレオは公(おおやけ)にコペルニクスの説を支持したので、宗教裁判所に捕らえられました。彼は自らの信じるところを曲げるように強要され、終生、獄中の身となりました。

1973年、宇宙探査機パイオニア10号が、初めて木星を訪れました。その後パイオニア11号、ボイジャー１号と ２号、それにユリシーズが接近しました。宇宙探査機ガリレオは８年間木星を探査し続けました。現在はハッブル宇宙望遠鏡によって定期的にに観察されています。

ガス惑星は、固体の表面を持っておらず、深度を増すにつれてガス性の物質の密度が上がります。（惑星について推測されている直径と半径は、１気圧の深度のものです。）私たちがガス惑星を見る時、惑星の大気圏の雲の最上部の高さ（１気圧よりやや高い気圧レベルのところ）を見ていることになります。

木星は約90%が水素で、10%がヘリウム、それ以外に微量のメタン、水、アンモニアと「岩石」でできています。これは、太陽系が形成された、原初の太陽星雲の組成と非常によく似ています。土星もほぼ同じ様な構成をしていますが、 天王星と海王星は水素とヘリウムの割合がより少なくなっています。

木星（や他のガス惑星）の内部に関する私たちの知識はきわめて間接的なもので、これからもしばらくはそのままでしょう。（ガリレオ探査機の大気プローブ（探触子）からのデータは、雲の最上部から150kmを測定しました）

木星には、おそらく地球の質量の10倍から15倍程度の、岩石の核があると思われています。

核のの外側には、惑星の主な構成成分である液体金属水素の層があります。水素という、いちばんありふれた元素の、この非常に変わった形態は、木星（もしくは土星）の内部のような 400万気圧以上の環境でしか存在できません。液体金属水素は、イオン化した陽子と電子から構成されています（太陽の中と同じような状態ですが、温度はずっと低い）。木星の内部の温度と圧力では水素は気体ではなく、液体となっています。これは電気伝導体であり、木星の磁場のもととなっています。おそらくこの層には、ヘリウムと、微量の様々な「氷」が含まれています。

一番外側の層には、通常の水素とヘリウムがあり、深部では液体で、外層に行くにつれて徐々に気体になっています。私たちが見ている大気は、この層の非常に浅い部分です。水・二酸化炭素・メタンと、その他の単純な分子がごく少量存在します。

最近の研究では、水素が急速に化学反応しないことがわかっています。これにより、木星型惑星の内部の境界面のようなものは存在してなく不明瞭になっています。

雲は、アンモニアの氷、アンモニア塩基水硫化物、および水の氷の混合物から成っていると考えられます。しかし、ガリレオのプローブが落とされた場所は異常でした。地球の望遠鏡の観察およびガリレオ・オービターによる観察では、調査プローブが落とされた場所では、多分その時の木星上の最も暖かく最小の雲のうちの1つだっただろうということを示唆します。

ガリレオの大気の調査からのデータは、さらに予想より非常に少ない水があることを示しています。日曜として量の2倍の酸素（水として豊富な水素と結合している）に関して木星の大気が含む期待はそうでした。しかし、それは今それに見えます‥‥非常に太陽未満の実際の集中。さらに、驚くべきことは、大気の最上部の部分の高温および密度でした。

木星やそのほかのガス惑星では高速の風が吹いており、その風は緯度方向に沿った幅広い何本かの帯状の領域に閉じ込められています。 風は、隣り合う帯域同士、反対方向に吹いています。これらの帯域間の、化学組成や温度のわずかな違いが、木星の表面を特徴づけている色の帯の原因になっています。明るい色の帯はゾーン（地帯）と呼ばれ、暗い帯はベルト（帯） と呼ばれています。木星の帯は、かねてから存在が知られていましたが、帯の縁に複雑な渦があるのは、ボイジャーにより初めて明らかにされました。ガリレオ・プローブからのデータは、風が期待された(400mph以上)よりさらに速く、何千キロメータにわたって内部でも吹いているかもしれません。木星の大気も非常に無秩序で変化に富んでいる事が分かりました。これは、木星の風が太陽のから受けるエネルギーだけではなくその内部熱によって大部分が変化していることを意味しています。

木星の雲の鮮やかな色合いは、おそらく、様々な色をとる硫黄化合物や、その他の木星の大気の微量物質の微妙な化学反応によるものと思われています。しかし詳細は明らかではありません。

雲の色彩は雲の高度に関係しています。最低層では青く、高くなると茶と白になり、最高層では赤になります。時に高い層の雲の隙間から、下の層を見ることができます。

大赤斑（GRS:Great Red Spot: 写真10）は、地球上の観測者により300年以上も前から知られています（発見は、17世紀、 カッシーニか、ロバート・フックによるとされています）。大赤斑は幅12,000km、高さ25,000kmの楕円であり、地球２個がまるまる入る大きさです。これ以外にも、より小さいですが、似たような斑点が数十年前から知られています。赤外線観測と回転の方向とから、大赤斑は、その雲の頂点が周囲よりかなり高い、高圧の領域であることが示されています。同様の構造は土星と海王星にも発見されています。このような構造が、なぜ長期間にわたり維持されているのかは、わかっていません。

木星は、太陽から受けているよりも多くのエネルギーを宇宙に放出しています。木星の内部は高温です：核は、おそらく絶対温度20,000K*2程度でしょう。熱は ケルビン－ヘルムホルツ機構とよばれる、惑星のゆっくりとした重力圧縮によって発生してます。（木星は太陽のような核融合 によって熱を発生しているのではありません。木星は小さく、核融合反応を点火させるほど内部の温度が高くないのです。）この内部熱はおそらく木星の深部の液体層で 対流を発生させており、私たちがその雲の表面で見る複雑な動きの原因となっていると思わます。土星と海王星もこの点では木星と似ていますが、不思議なことに天王星はそうでもありません。

木星は、ガス性の惑星が取り得る最大値程度の直径をしています。もしもこれ以上の物質が木星に加わっても、重力によって圧縮され全体としての半径は、ほんのわずかしか増加しないでしょう。恒星がより大きいのは、内部に（核という）熱源を持っているからにすぎません。（しかし、木星が恒星になるには、質量がすくなくとも今の80倍程度になる必要があります。）

木星は、地球よりはるかに強い、巨大な磁場を持っています。木星の 磁気圏は６億5000万km以上に広がっているのです（土星の軌道を越えている！）。（木星の磁気圏が球形とは程遠い形をしていることに注意してください。太陽の方向には「わずかに」数百万kmしか広がってはいません。）したがって木星の衛星は木星の磁気圏の中にあり、それが イオでの活動のいくらかを説明しているかもしれません。未来の宇宙旅行者には不幸なことであり、また宇宙探査機ボイジャーやガリレオ探査機の設計者には現実の問題だったのですが、木星周辺の環境は、木星の磁場に捕らえられた高レベルのエネルギーを持つ粒子を含んでいます。これは、地球のバン・アレン帯の場合と似ていていますが、ずっと激しいのです。保護されていない人間は即死するでしょう。

ガリレオによる大気の調査は、木星の輪と最上部の大気の層の間の新しい極度の放射帯を発見しました。この場所にある放射帯は地球のバンアレン放射帯よりおよそ10倍強い。驚いたことに、この発見された放射帯は、どこからきたのかわからない、高エネルギーのヘリウム・イオンを含むと分かりました

木星は土星のような薄い環(わ)を持っていますが、それは土星のものよりずっと小さいものです。環は全く予期していなかったことで、ボイジャー１号計画の科学者が１億キロも進んだところで、輪がないかどうか、少なくともちょこっと調べてみるくらいの価値はあるんじゃないかと主張して、やっと発見されました。他の誰一人、なにかが見つかる可能性はゼロだと考えていました。しかし環はそこにあったのです。これは重大な発見でした。その後、地上望遠鏡やガリレオによる赤外線撮影で確認されています。

土星と違い、木星の環は暗い（アルベド値 約0.5）です。おそらく岩石のような物質の、非常に小さな粒子からなっていると思われています。土星の環と異なり、氷を含んでいように思われます。

木星の輪の粒子は（大気と磁気の牽引力のために）それほど長時間はその場にいられません。もしも輪が永続的なものであれば、その粒子は継続的に補給されなければなりません。ガリレオ探査機によると４つの輪の中の軌道を回っている衛星の微小隕石（Micrometeor）の衝撃波によるという明確な証拠を発見しました。これは、木星の巨大な重力場のため非常に活動的です。内部のリングは木星の磁界との相互作用により外側に広げられます。

1994年7月に、シューメイカー・レビー彗星９号が木星に衝突し、壮絶な眺めを残しました。この結果、アマチュアの望遠鏡でさえはっきり目にみることができました。衝突からの残骸は、HSTでほぼ1年間見えました。

夜間空にある木星をみたいとき、月や金星を除くと木星はもっとも明るく輝きます。少数の帯および大赤斑は小さな天体望遠鏡で見ることができます。空の中で木星(また他の惑星)の現在位置を示すいくつかのウェブサイトがあります。より多くの詳細でカスタマイズされた図表は、プラネタリウム・プログラムで作成することができます。

木星の衛星

木星には、2004年2月現在63個の衛星が確認されています。うち34個の衛星は命名されていて、そのうち大きな４つのガリレオ衛星と言われています。まだ他にもおおくの衛星が発見されていくと思われます。

木星は、ガリレオ衛星からの潮汐力で、徐々に（自転が）減速しつつあります。同じ潮汐力が衛星の軌道を変えつつあり、徐々に木星から引き離しつつあります。

イオ、エウロパ、ガニメデは、潮汐力により１：２：４の共鳴軌道に固定され、それらの軌道は一緒に変化しています。同様にカリストもほとんどこの系の一部となっています。数百万年後には、カリストも共鳴軌道に固定され、ちょうどガニメデの２倍、イオの８倍の周期で公転するようになるでしょう。

木星の衛星は、ゼウスの一生に出てくる登場人物（ほとんどは 彼の恋人）の名前が付けられています。

さらに多くの小さな月 が最近発見されましたが、確認されたか指定されて、まだ公式にありませんでした。それらの上の最も最新の情報はスコット・シェパード氏のサイトで見つけることができます。

より小さな月に対する値は近似です。さらに多くの小さな衛星がありますが、ここにはリストされません。

木星の環

（距離は、木星の中心から輪の内部の端までの距離です。)

木星とその衛星に関するもっと詳しい情報

• アリゾナ州立大学(ASU)から
• ロスアラモス国立研究所(LANL)から
• パサデナ・ジェット推進研究所(JPL)から
• スミソニアン協会(RPIF)から
• StarDate
• グリニッジ王立天文台(RGO)から
• 国立宇宙科学データセンター(NSSDC)から
• NASA Spacelinkから
• ボイジャーの木星報告
• ガリレオの公立教育アウトリサーチ（最新の画像を含めて）
• 木星のJPLからの環
• ガリレオからの報告書（1998）
• 木星の環のシステム
• TAMUの木星イベント
• ガリレオ・ミッションに関する子供向けのオンライン情報
• ガリレオ衛星からの発見
• 予備！ガリレオ・プローブによるリサーチ→JPL，ARC，LANL
• ガリレオ・プローブ・ミッションのARCからの速報（96/01/25）
• ガリレオ科学報告書（96/03/18）
• ガリレオ調査結果
• スコット・シェパードによる木星衛星ページ

未解決の問題

• ガリレオの大気の調査によって、木星の大気（ガス惑星に関する初めての本当のデーター）の直接の測定結果が得られました。最初のデータは主な新しい謎が出てきました。木星の大気に水はなぜそれほどほとんどないのですか。調査が異常に乾燥したエリアに遭遇したという可能性もあります。しかし、より多くの詳細な要素が必要です。
• 帯状の風は、木星の深部まで広がっているのでしょうか、それとも単なる表面現象なのでしょうか？
• なぜ大赤斑は長期にわたり持続しているのでしょうか？　大赤斑の理論モデルがいくつかあります。どれが正しいかを決めるには、もっとデータが必要です。
• どのように内部に関する直接な情報を得ることができるでしょうか。金属状液体水素は、ローレンス・リヴァーモア国立研究所で実現できましたが、その特性はまだまだ未知です。
• 土星の環は明るいのに、木星の環はなぜ暗いのでしょうか？