地学㉕：太陽系天体

この記事で探究すること

わたしたちの太陽系は、８つの惑星だけじゃない。その間や、はるか外側には、無数の「小天体」たちがただよっている。それらは、惑星になれなかった「できそこない」なんかじゃない。46億年前の太陽系誕生の記憶を、そのまま凍結保存した、貴重な「タイムカプセル」なんだ。この単元では、地球の兄弟である惑星たちの個性豊かな素顔と、太陽系の起源の謎を解くカギをにぎる、小天体たちの世界を探究するよ。

1. 惑星の誕生とそれぞれの特徴

太陽系誕生の初期、原始太陽系円盤の中で、微惑星の衝突・合体によって、惑星は形成された。太陽からの距離によって、その主成分は大きく異なり、個性豊かな惑星が生まれた。

コレクトの論理 de 解説：各惑星のプロファイル

【地球型惑星】

• 水星：太陽に最も近い、最小の惑星。大気がほとんどなく、昼夜の温度差が極めて激しい。
• 金星：厚い二酸化炭素の大気に覆われ、強力な温室効果により、表面温度は約460℃にも達する灼熱の惑星。「明けの明星」「宵の明星」ともよばれる。
• 地球：液体の水が安定して存在し、生命を育んだ「奇跡の惑星」。
• 火星：かつては水が流れていた痕跡があり、極には氷（ドライアイスと水）からなる極冠が見られる。薄い二酸化炭素の大気を持つ。

【木星型惑星】

• 木星：太陽系最大の惑星。水素・ヘリウムを主成分とするガスの塊。美しい縞模様と、巨大な大気の渦である「大赤斑」が特徴。
• 土星：氷の粒でできた、壮大で美しい環（リング）を持つ。密度が水よりも小さく、水に浮く惑星として有名。
• 天王星：自転軸が、公転面に対してほぼ横倒しになっている、非常にユニークな惑星。メタンを多く含む大気のため、青く見える。
• 海王星：太陽系で最も外側を公転する惑星。天王星よりもさらに濃い青色をしている。表面には、大黒斑とよばれる大気の渦が見られることがある。

2. 太陽系の小天体

太陽系には、惑星になりきれなかった、あるいは惑星が破壊されてできた、多数の小天体が存在する。

• 小惑星：主に、火星と木星の軌道の間に集中して分布する、岩石質の天体。木星の強大な重力によって、惑星へと成長できなかった微惑星の生き残りだと考えられている。
• 太陽系外縁天体（TNOs）：海王星の軌道のさらに外側に、氷を主成分とする無数の小天体が、円盤状に分布している（エッジワース・カイパーベルト）。かつて惑星であった冥王星も、この最大のメンバーの一つ。
• 彗星：太陽系外縁天体や、さらにその外側を取り巻く「オールトの雲」を起源とする、氷と塵でできた天体。太陽に近づくと、氷が蒸発してガスや塵を放出し、太陽風や太陽光の圧力によって、太陽と反対の方向に、イオンの尾（青白い）と、ダストの尾（黄色っぽい）をなびかせる。
• 隕石：宇宙空間の塵などが、地球の大気に突入し、燃え尽きずに地表に落下してきたもの。その多くは、小惑星のかけらだと考えられており、太陽系初期の物質を、直接手に取って分析できる、極めて貴重なサンプルである。

コレクトの発展ラボ：系外惑星

豆知識ですが、1995年以降、天文学者たちは、太陽以外の恒星のまわりを公転する惑星、「系外惑星」を、次々と発見しています。その発見方法は、惑星が恒星の前を横切る際に、恒星の明るさがわずかに暗くなる現象（トランジット法）を捉えたり、惑星の重力によって、恒星がわずかにふらつく動き（視線速度法）を精密に観測したりするものです。これまでに5000個以上の系外惑星が発見されており、中には、地球のように、生命が存在できる環境（ハビタブルゾーン）にある可能性を秘めた惑星も見つかっています。

受験対策まとめ

太陽系の天体は、その「特徴」と「分類」が命だ！

1. 地球型惑星と木星型惑星の、それぞれのメンバーと、物理的特徴（大きさ、密度、主成分、環の有無）を、完璧に比較・対照できるようにする。
2. 各惑星を象徴するキーワードを覚える。（例：金星→高濃度の二酸化炭素・温室効果、土星→水より小さい密度、天王星→横倒しの自転軸）
3. 小天体の「種類」「主成分」「主な存在場所」をセットで覚える。
   • 小惑星 → 岩石質 → 火星と木星の間
   • 太陽系外縁天体 → 氷質 → 海王星の外側（カイパーベルト）
   • 彗星 → 氷と塵 → カイパーベルトやオールトの雲
4. 彗星の２種類の尾が、なぜ太陽と反対の方向になびくのかを理解する。（太陽風と太陽光圧）

練習問題

問１：太陽系の惑星のうち、密度が水よりも小さい、唯一の惑星は何か。
問２：主に火星と木星の軌道の間に分布する、岩石質の小天体を何というか。
問３【論述】：金星と地球は、大きさや密度がよく似ている「双子惑星」とよばれることがある。しかし、その表面環境は、金星が約460℃の灼熱地獄であるのに対し、地球は平均約15℃と温和である。この決定的な違いを生み出した最も大きな原因は何か。「大気の主成分」と「温室効果」という語句を用いて、50字程度で説明しなさい。