惑星を知ろう...[ 木 星 ]

 太陽から五番目。太陽系最大の惑星であり、またガス状惑星の代表格でもある。直径は地球の約10倍、太陽の約1/10に相当する。太陽系の惑星のすべての質量の2/3を占める。地球の2倍半もある重力で、大気中を渦巻くガスには大きな圧力がかかっている。質量が今の50倍あったならば、恒星になっていたであろうといわれており、木星は恒星になり損ねた惑星といえる。

 表面はガス状で硬い地表はないが、その中心部には岩や氷でてきた小さな核が存在する。木星のガスの組成は水素が90%、ヘリウムが10%と太陽によく似ている。自転速度は9時間56分と惑星の中では最も速い。

 木星の大気は何層にもなった氷の雲が重なり、木星の主成分である液体水素を含んでいる。大気の上層部の温度は−130℃であるが、下方は1000℃以上でガスは液化している。木星の表面と中心核の中間領域では、高熱1万℃と高圧で水素は液体金属になっている。

 液体金属水素は高速で回転する木星の働きで電流を生み、木星の巨大な磁場を作り出している。この磁場の磁力線により、木星の周りには地球の磁気圏の1200倍も大きいまゆの形をした巨大な磁気圏が形成されている。この磁気圏は太陽風を構成する高速の荷電粒子を捉えるため、探査機に障害となる放射線帯を作っている。  

 液体金属水素の層の下は水とアンモニアと溶解した岩石層で、その下に中心核がある。木星の中心核の温度は摂氏3万5000℃もあり、太陽から受ける2倍の熱を放出している。

 木星の表面には、明るい帯と暗い縞が交互に並んで見えるが、1973〜1981年に木星を接近通過した探査機パイオニア10、11号とボイジャー1、2号の探査により、この帯や縞の内部には極めて複雑な大気の流があることがわかった。さらに、木星の表面には赤色や白色の斑点があり、この中で最も大きいのが「大赤斑」である。

 美しい赤やオレンジの帯、縞模様そして渦の色は、生ずる理由がまだはっきり分かっていないが、おそらく上層雲に含まれる硫黄や燐の化合物によるものであろうと考えられている。木星には光の弱い環があることが、ボイジャーの画像により確認された。環の主要な部分は、木星の1.7〜1.8倍の領域に存在する。環はごく小さい粒子の黒い塵でできている。

太陽からの平均距離 7億7830万km
半径 7万1492km
構造 核(岩石あるいは氷、質量は地球の10倍)
金属水素
液体水素
内部構造の図
質量(地球=1) 317.8
密度(水=1) 1.3
表面重力
(地球=1)
2.37
平均軌道速度 秒速13km
公転周期 11.86地球年
自転周期 9.56時間
軌道面の傾き 1.3度
自転軸の傾き 3.1度
気温 1万9000℃(金属水素の最下層)
1万℃(液体水素の最下層)
1500℃(液体水素の表面)
−130℃(雲の最上層)
雲の構造 液体水素
氷の水滴
水硫化アンモニウムの結晶
アンモニアの結晶
雲の上層部
大気の組成 水素(90%)、ヘリウム(10%)
衛星 63 (木星の衛星の詳細はこちらから)
その他の特徴    

大赤斑
 木星の特徴的な現象で、南半球の赤道付近にある。東西2万4000km、南北1万3000kmのハリケーンに似た巨大な大気の渦で、地球が3個もすっぽり納まってしまう。この巨大な嵐のメカニズムは、圧力が非常に高いので、風が渦を巻いて上昇し、大気の上空にガスを送る。これが太陽光に反応して赤い色を出す。

 大赤斑は時々薄れることがあるものの、17世紀に発見されて以来消えることなく続いているが、この渦の長寿の理由はまだわかっていない。木星の南極地域では雲が複雑に渦巻いており、しばしば一時的な巨大な嵐の「白斑」が生ずる。画像の大赤斑の下に、2つの白斑が見える。
大赤斑のクローズアップ


木星の自転速度

 木星はほとんど直立して自転している。自転速度はどの惑星よりも速い。そのため、木星は赤道部分で外側に膨れた形になっている。


巨大な磁気圏

 木星の金属水素は、高速で回転する木星の影響で磁場を作る。この磁場から発する磁力線により、木星の周りには繭の形をした巨大な磁気圏(地球の磁気圏の1200倍)が形成される。磁気圏は太陽風から高速で噴き出る荷電粒子を捉え、惑星探査機に障害となる放射線帯を作る。
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ホット・スポット

 木星の赤道地域には、内部の放射熱の出口に当たるホットスポットと呼ばれる領域がある。画像は幅3万4000km、高さ1万1000kmのホットスポットの領域である。上の画像は肉眼で見た場合、下の画像は、雲の厚さと高度を明らかにするためにフォールスカラーで撮影したものである。中央に見える穴は空気が下降する領域で、ここでは局所的な嵐が起こっている。ブルーは薄い高層雲、赤は低層雲、白は厚い高層雲を示す。この画像は、1997年12月17日に探査機ガリレオが撮影したものである。


木星の細い環

 木星には3本の薄いリングがある。1979年3月4日、ボイジャー1号が最接近の前日に撮影した画像から発見された。いずれも煙の粒子くらいの黒い塵の粒子でできている。メインリングは幅が約7000kmあり、この中をアドラステアとメティスの木星に最も近い2つの小衛星が回っている。2つの衛星は、木星のリングを形成する物質の供給源であると考えられている。

 メインリングの内側には微かな「ハローリング」があり、木星の雲の上方に広がっている。メインリングの外側には、ゴッサマーと呼ばれる極端に薄いリングがある。

木星探査  探査機ボイジャー1号は、1977年9月5日に打ち上げられ、1979年3月5日、木星に35万kmまで接近した。接近時に衛星イオとカリストにも接近した。同じ年の8月20日に打ち上げられた探査機ボイジャー2号は、1979年7月9日、木星に7万1400kmまで接近した。衛星のエウロパとガニメデにも接近した。

 探査機ガリレオは、1989年10月に打ち上げられた。金星と地球の重力を利用するスウィングバイにより、1995年12月7日に木星に到着した。到着後、搭載していたプローブを発射して木星の大気の測定を行なった。引き続き、1997年12月まで続いた第1次ミッションに入った。1997年12月から2000年1月まで、第2次ミッション、そして2000年2月からガリレオ・ミレニアム・ミッションに入っている。(2003年8月までの予定)

 探査機ガリレオは、木星の大気の様子、特に大赤斑やホット・スポットの観測及びガリレオ衛星(イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト)の観測では数々の貴重なデータを送ってきた。また、衛星イオの火山の噴火やエウロパの氷殻下に液体の海洋の存在を示唆する地形を撮影した。

 2001年1月10日、探査機ガリレオは土星に向かう探査機カッシーニとのジョイント・ミッションで木星の磁気圏を詳しく探査した。