土星の環(リング)


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先日、木星の環(リング)について書きましたが、環(リング)を持つ惑星として代表的なのはやはり土星ですね。そこで今日は土星の環について書きたいと思います。
太陽系の惑星の中で環(リング)を持つのは木星、土星、天王星、海王星ですが、土星のリングの大きさは群をぬいています。リングの幅は20万km以上で、土星の半径の3倍以上もあります。一方、厚さは数十~数百メートルしかありません。

土星の環(リング)の正体

土星の環(リング)は遠くから見ると、とても美しいリングですが、近くで見るとその様子は一変します。惑星探査機ボイジャー(←また出てきましたね!)などが観測した結果、円盤のように見えたリングの正体は、直径10メートル以下の氷のかたまりが集まったものでした。おびただしい数の氷のかたまりが土星のまわりを回転している様子が遠くから見るとリングに見えるのです。

リングはどのようにしてできたのか

土星のリングがどのようにして出来たのかは、いまだに謎ですが、現在のところ2つの説があります。

《リングは土星の残骸》

1つは、土星が出来たときに、土星の表面に取り込まれなかったガスや氷粒子によって、土星を囲むミニ円盤ができたという説です。時間が経つうちに、ミニ円盤に含まれている氷粒子が土星の赤道面に集まってきてリングになったというものです。

《リングは氷衛星や彗星のかけら》

もう1つは、およそ1億年ほど前に宇宙のどこからかやってきた氷衛星や彗星が土星に近づき過ぎて、土星の大きな重力によって粉々に砕かれ、そのかけらが土星のまわりに残ってリングになったという説です。

なぜリングが存在できるのか?

リングの正体は、惑星のまわりを回る氷のかたまりであることは分かりましたが、氷のかたまりにしろ、衛星にしろ、人工衛星にしろ、惑星のまわりを回ることができるのはどうしてでしょうか?それは、速度を持っているからです。

もし、氷のかたまりや衛星が止まっていたら、惑星の重力に引っ張られて、惑星に向かって落ちてしまいます。水を入れたバケツを手に持って、ぐるぐる回せば、バケツの中の水は遠心力を受けてバケツから落ちませんが、頭上で手を止めると、水が落ちてきてしまうのと同じ原理です。ちなみに重力に負けて落ちないために必要な速度は次のように計算することができます。

第一宇宙速度

これによると、人工衛星が地表面スレスレをまわるためには秒速7.9 km/s(時速28400km)が必要なことが分かります。この速度のことを第一宇宙速度と言います。第一宇宙速度より遅い速度では衛星は重力に負けて地表面に落ちてしまいます。



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