木星や土星は自転速度が10時間足らずですが、どうしてそんなに自転速度が速いのですか?

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (6件)

質問から4カ月も経っての投稿ですみませんが、何かのヒントになれば幸いです。



聞いた話しによると、昔、太陽系がチリとガスの集まりだったころ、中心からの距離に関わらず、どこも同じ公転周期で回っていました。
太陽と惑星という関係なら、太陽から離れるほど公転周期が長くなるのですが、チリやガスが分布している状態だと、外へ行くほど内側の質量が大きくなるので引力も大きくなり、内側と変わらない周期で公転します。

その中でチリやガスが集まって惑星ができていくと、その惑星の外側(太陽系の中心から遠い側)のほうが内側よりチリやガスのスピードが速いので、惑星は公転方向と同じ方向に自転します。このときは、自転周期=公転周期という状態なのですが、チリやガスが惑星の中心に向かって収縮するときに「角運動量保存の法則」(スケーターが腕をひろげてゆっくり回転していたのが、腕を縮めると回転が速くなるというやつ)が成立します。つまり、広い範囲からたくさんのチリやガスを集めた星は、より高速で回転することになります。その後、ほとんどの質量を太陽が持っていってしまい、惑星間のチリやガスがなくなって、公転周期は現在のようになったということです。

それでは「ほとんどの質量を持っていってしまった」太陽は、なぜ木星よりゆっくり自転しているのでしょう。それには「余分な運動量をジェットにして吹き飛ばす」という凄い話がありましたが、話しの出所がどこだったか...
    • good
    • 2

 全くの思考実験で、太陽系惑星の生成過程を考えてみます。


 太陽が生育する近くにあるガスは太陽になる基本的な大きな渦を形成し、そのまま原始太陽になります。その外側に乱流の基となる重力原因があれば、それが小さな渦を形成するでしょう。またその重力原因より小さな乱れでは、より長い時間をかけてやや大きな渦を形成する筈です。
 小さな渦は早い時期に密度の高い渦となり、その時点で周りの微少個体を集中することによる個体化が促進され、それが大きさの違いによって方向と速度両方ともランダムに衝突を繰り返すと考えられます。(すでに小さな渦特有の速度の幾分かは失う。)その後、内部からの膨張圧力と粘性による摩擦によって、自転速度は極度に落ちると考えられます。
 かたや、やや大きな渦は太陽自体の生育と同程度の進捗状況で成育し、惑星としても恒星としても不十分な状態のまま現在に至っているということではないでしょうか。
 
 実際の形成過程がこうである、と云うのではなくあくまでも結果からの推理です。極めて単純に可変要因を設定して、流体力学的単純モデルを作り、初期値を適当に与えれば、現在の太陽系に似た状態を計算できるのではないでしょうか。(実際の作業は大変だと思います。)
    • good
    • 0

自信がありませんが,私も太陽系創世の事情を引きずっているような気がします.


確かに,木星や土星は自転速度が速いですが,
驚くべきは金星ではないでしょうか.
自転と公転が逆方向の回転ですから.
自転周期も243日と異常に長いし....

全然回答になっていませんね.
    • good
    • 0

補足を拝見しました。

なんで遅いのもあるか、これは分からんです。
遅くていけない理由はないが、速いのはペナルティを取られる。そういう事情であろうと思います。
    • good
    • 0

 あの、潮汐力による説明がありましたが、確かに自転は遅くなっている・・・


地球は太陽より月の潮汐力が強いのですが?
 惑星の自転については、太陽系の成因と関係していて、それぞれが、独自の回転をしているのか、何か関連性があるのかは、はっきりした説がありません。そもそも、太陽系成因説がいくつもあって、どれも、確実だとはいえないですから。
 回答になっていませんが、潮汐力の説明だけでは「?」です。
地球型惑星と木星型惑星の違いです。とでも説明しておきましょうか。
    • good
    • 0

 水星・金星・月などをみると、トンでもなく自転が遅いです。

これは潮汐のせい。太陽(月の場合は地球)の近くにある天体は、潮汐のためにだんだん自転が遅くなっちゃいます。満ち潮引き潮だけではなく、大気も大地も盛り上がったり下がったりをやってまして、そのための内部摩擦で自転のエネルギーを消耗するんです。自転周期と公転周期が簡単な整数比に落ち着くのが準安定状態で、共鳴と言います。一番最後に落ち着くのは自転周期=公転周期の状態で、もはや潮汐によるエネルギー消耗はない。月がいつも地球の方を向いているのはこのためです。
 木星・土星など太陽から遠い惑星は強い潮汐力を受けていませんから「まだ遅くなっていない」んだと解釈して良いと思います。逆に余り自転が速すぎると、重力より遠心力が大きくなって千切れてしまいます。(火星は地球とほぼ同じ自転周期を持っていますが、何か訳があるのか偶然なのか、それは知りません。)
 地球は太陽の他に、例外的に大きい衛星=月から潮汐力を受けています。このため地球の自転周期は平均して毎日百万分の1秒づつ長くなっています。これを補正するために時計の時間に時々「うるう秒」が挿入されます。ちりも積もればで10年間で7秒追加されました。(もしうるう秒を全く入れないと約800年で半日ずれてしまう計算です。時計は深夜0時なのに太陽は南中している!)

この回答への補足

早速のご回答、ありがとうございました。
更なる疑問ですが、上記のお答えですと、潮汐の影響で自転速度が遅くなるということですよね?それなら、さらに遠い冥王星や海王星はなぜ自転速度が木星、土星より遅いのですか?申し訳ありませんが、もう一度ご教示いただけないでしょうか。よろしくお願いします。

補足日時:2001/02/19 12:39
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q「自転速度」とは、自転周期のことですか?

太陽の表面の自転速度は、赤道付近が極付近に比べて速いということですね。
太陽の中心部はひと塊になって自転している、
つまり、自転速度はほぼ一定と辞典の中に記述がありました。

私は、「自転速度」といえば、「ある緯度の表面の速度」と考えていましたので、
太陽の中心部がひと塊になって自転していれば、
緯度の高さによって自転速度は違ってくると考えていました。

しかし、上記のように宇宙の辞典の中の記述によると、
「自転速度」とは、速度ではなく「自転周期」または「角速度」ということになってしまいます。

定義を知りたいと、検索したのですが、見つかりませんでした。
「自転速度」の定義についてのページをご存知の方は教えていただけないでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

定義そのもののページがうまくみつかりませんでしたので,「自転角速度」の意味で「自転速度」を使用している例を紹介します。(個人のサイトではなく,公的なところで)

質問4-4) 1日の長さは変化しているの?(国立天文台)
http://www.nao.ac.jp/QA/faq/a0404.html

2-3-4-3. 自転速度の変化(日本測地学会 測地学のテキスト)
http://wwwsoc.nii.ac.jp/geod-soc/web-text/part2/2-3/2-3-4-3.html

これらのページでは,明らかに(地球の)「自転の角速度」の意味で「自転速度」という言い方をしています。
角速度が一定であっても,回転に伴うある1点の速度は,回転軸からの距離に比例して大きくなりますが,そんなことはあまりにも自明なことですよね。
自転速度について論じるとき,「私の立っている地面はどのぐらいのスピードで動いているか」とか「東京と赤道とでそのスピードは何倍違うか」などといった議論は,一般人向けの話題は別として,少なくとも天文学の研究について話すときは,めったに出て来ないのではないでしょうか。

太陽の場合は固体ではなく気体ですが,その場合でも,緯度による自転速度の差を論じる場合,固体の回転と同様のイメージがありますので,速度ではなく角速度を意識するのは自然なことだと思います。

そんなわけで,文脈上どうしても必要なとき以外は,自転角速度の意味で,自転速度という一種の省略形が使われるのでしょう。

このへんは英語でも同様で,rotation velocityという単語を,角速度の意味で使っていたり,速度の意味で使っていたりしますが,ある程度学術的な内容の時は角速度の意味で使っている場合が多いようです。

ただ,「自転周期」の意味で「自転速度」を使う例も時々見かけますが,これはちょっと拡大解釈のしすぎではないかなと思います。(たとえば「自転速度は約27.3日で」のように)

定義そのもののページがうまくみつかりませんでしたので,「自転角速度」の意味で「自転速度」を使用している例を紹介します。(個人のサイトではなく,公的なところで)

質問4-4) 1日の長さは変化しているの?(国立天文台)
http://www.nao.ac.jp/QA/faq/a0404.html

2-3-4-3. 自転速度の変化(日本測地学会 測地学のテキスト)
http://wwwsoc.nii.ac.jp/geod-soc/web-text/part2/2-3/2-3-4-3.html

これらのページでは,明らかに(地球の)「自転の角速度」の意味で「自転速度」という言い方をして...続きを読む

Q地球の自転速度あるいは自転周期の測定方法

3年半ぶりとなる「うるう秒」が2012年7月1日に「午前8時59分60秒」として挿入されると聞きました。現在の1秒はセシウムを元にした原子時計で定義されるということも分かりました。さて、地球の自転周期がだんだん遅くなっているということですが、この地球の自転速度あるいは自転周期のどのようにして計測するのでしょうか?? 詳細ではなくても良いので大体のところをご教示願えれば幸いです。

Aベストアンサー

短時間・短期間での自転速度の計測については、現行の計測技術がないと計測できません。(No.1:equinox2さんの回答の通り)
 
昔、こうした技術がなかった時代の自転周期については、別の方法で推定されるようです。
 
地球や月で公転や自転の周期や距離関係などが現状と変わらないと仮定して過去に遡って計算するといつどこで日食や月蝕が観測されるのかが計算されます。その計算と実際の観測記録をつき合わせて日付や場所のズレを調べると、自転の違いなどが推計できるそうです。このサイトには、紀元前900年~西暦1200年頃の自転周期の大きな変動の推定カーブが計算されています。http://www.wagoyomi.info/suiko/suiko.html
 
人類の記録が日付や場所、事実かどうか疑問がある時代や、人類が記録を残せない時代については、サンゴなどの成長が縞となって残っている日輪、年輪を調べるのだそうです。地球の公転1回の間に寒暖があると成長記録の縞でそれが残ります。一日の昼夜の成長記録が縞に残ると日がわかります。1年間に何日あったのかを、太古のサンゴやオウムガイの化石の縞で調べるそうです。また、地層を調べると海の潮の干満がパターンで残っているところがあるので、そうした堆積物の状況でも1年の日数を調べることができます。他の観測や事実確認から、公転周期が大きく変わっていないことがわかれば、1年の日数の変化から、1日の時間の変化が推定できるそうです。 http://www.geog.or.jp/journal/back/pdf114-3/p419-433.pdf (下の図はp11/15にあります)
 
その他にも月の運動を調べる方法で、太古の地球の自転が1日10時間以下だったらしいという推定もあるそうです。
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0320a/contents/chishiki/answer06/index.html
「そもそも地球が誕生したころは、自転周期は5時間程度だったと考えられています。6億年前でも約22時間程度で、今よりもずっと早く自転していました。では、どうして地球の自転は遅くなっていくのでしょう。 地球の自転にブレーキをかけているのは、主に「潮汐作用」です。とりわけ月の影響が大きくあります。月は1年に約3cmずつ遠ざかっています。ぐるぐる回る地球の自転のエネルギーを、潮汐作用を通じて月が受けとっているため、月はしだいに遠ざかってしまいます。その結果、エネルギーを吸い取られた地球は、自転が遅くなります。 地球だけに限ってみれば、自転が遅くなるのはわかりやすいといえます。潮の満ち干によって移動する海水と海底との摩擦で、自転のエネルギーが失われます。正確にいえば、地球潮汐(地殻の上下)や、地球の中心の液体核、それに地球の大気と地面との摩擦なども効いています。さらに細かく調べると、地球の自転速度が遅くなっていくペースも一定ではないことがわかってきました。過去の日食の記録による調査からは、地球の気候変動が自転速度に影響を及ぼしていることや、最近の正確な地球の自転運動の研究から、大きな地震の前後で自転速度が変化してしまうことなどがわかりつつあります。」
 
http://www.nao.ac.jp/QA/faq/a0404.html
「地球の自転速度は、長期的には、主に「潮汐摩擦」(潮の満ち引きによって起こる海水と海底との摩擦)によってだんだん遅くなっています。 しかし、数年から20年ぐらいの期間で考えると、地球内部にある「核」の運動の変化や、地球規模での水(海水、陸水、氷河)の分布変化などが原因となって変動し、自転速度は、必ずしも一定の割合で遅くなっているわけではありません。 それでは地球の自転はどのぐらいの割合で遅くなっているのでしょう。 19世紀の約100年間の地球の自転による1日の長さの平均が24時間に等しくなるように定められましたが、1990年頃には、地球は24時間より約2ミリ秒(1ミリ秒は1秒の1000分の1)長くかかって1回転しています。1回転にかかる時間が100年間で2ミリ秒長くなっていることになりますので、もしもこの割合がこれからもずっと続くと考えると、5万年で1秒、1億8千万年で1時間長くなることになります。このことはつまり、1億8千万年後には、1日の長さが25時間になってしまうということを意味しています。 しかし、この割合でずっと地球の自転が遅くなり続けるのかどうかはわかりません。現に、2003年現在、地球の自転を観測すると、地球は24時間より約1ミリ秒長くかかって1回転しています。1990年のころと比べると、地球の自転速度は、むしろやや速くなっているのです。」

短時間・短期間での自転速度の計測については、現行の計測技術がないと計測できません。(No.1:equinox2さんの回答の通り)
 
昔、こうした技術がなかった時代の自転周期については、別の方法で推定されるようです。
 
地球や月で公転や自転の周期や距離関係などが現状と変わらないと仮定して過去に遡って計算するといつどこで日食や月蝕が観測されるのかが計算されます。その計算と実際の観測記録をつき合わせて日付や場所のズレを調べると、自転の違いなどが推計できるそうです。このサイトには、紀元前900年...続きを読む

Q木星や土星に突入すると・・・。

たまに、探査機に乗せられて木星に突入させられる夢を見ます。わたしにとって最高に恐怖をあおる夢の一つです。

そんでふと思ったのですが、木星や土星はガス惑星と言われていて、個体の表面を持たず、深度を増すにつれてガス性の物質の密度が上がっていくらしいですが、実際探査機や有人の宇宙船を突入させたら落下するごとにどのようになってくのでしょう?どこにもぶつからずにコアまで到達するのでしょうか?それとも液体水素の海のようなものに着水する?

それと内部の人間は木星とどの程度の距離まで耐えられますでしょう?内部に突入する前にどうにかなってしまのかな。


なんか急にすごく気になったのでよろしくお願いします。

Aベストアンサー

ガリレオ探査機(実際はそのプローブ)のデータがありました。
http://www.planetary.or.jp/Report/R9611-12_a_2.html
(ページの下の方です)
探査機が木星に突入する際にはかなりの速度なので上記データにはその影響も入っていると思います。

これから行くと木星大気の表面(大気の表面なのでいまいち正確かどうかわかりませんが・・・)から140km下までは正常に落下したようです。
この140kmが大気層なのか液体層ちょっと解りませんでした。(多分大気)
いずれにしてもその圧力や温度で破壊されたようです。

探査機の強度が非常に高ければやはり液体水素の海まで到達するかもしれません。
ただ気になるのは液体水素の海と大気の境界がはっきりしているのかどうかわかりません。
あまりに高圧だと超臨界のように気体の密度から液体の密度に連続的に変化してしまうかもしれません(自信ないですが・・)

中学生のころ有人探査機が木星に降下する漫画(落書き)を書いたことがあったのでちょっと書き込んで見ました。

Q木星と土星について

木星はガス惑星だと聞いたことがあります。
Q1
全体がガスなのでしょうか?どうして、一か所にいつまでも存在し得るのですか?
しかも、自転したり公転したり。

Q2
木星がガス惑星なら、木星の中心にミサイルを撃ち込んだら、
貫通してまた宇宙へ抜けていくのでしょうか?重力は無いものとします。
また、ガスだけでも重力は地球以上にある(大きい)のですか?

Q3
土星の輪ですが、太陽系以外のどこか遠くの惑星にも、あのような輪を持つ惑星は存在していますか(実測)?

Q4
輪が存在するのは惑星だけですか?
恒星にもあるかもしれませんか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

Q1
全体がガスなのでしょうか?どうして、一か所にいつまでも存在し得るのですか?

いいえ。中心部分はそれ自身の重力より圧縮され、金属化しています。
分子そのものにも弱いですが重力が働きます。その重力により1カ所に固まっています。自転、公転による遠心力よりも強い重力が働いています。重力は単純に質量が大きいと大きいので、地球より木星の方が質量が大きく、重力も大きいです。地球の重力ですら空気をうす~くですが捕まえていますよね。木星は重力が大きいののでもっと捉えているわけです。


Q2
木星がガス惑星なら、木星の中心にミサイルを撃ち込んだら、
貫通してまた宇宙へ抜けていくのでしょうか?重力は無いものとします。

いいえ。先に書いたように、木星の中心部は地球上の固体よりも密度が大きいため、貫通しません。また、熱も大きいので、ミサイルは形を保てないでしょう。
あと、木星は、あとわずかの重力(質量)で恒星になれただけの中心圧力を持っていると言われています。恒星は、水素原子が重力圧縮され、水素原子の核と核がほとんど接する状態になるため、核融合が起きています。そこにミサイルなど核反応のきっかけを与えると、恒星になれるかもです。


また、ガスだけでも重力は地球以上にある(大きい)のですか?

はい。

Q3
土星の輪ですが、太陽系以外のどこか遠くの惑星にも、あのような輪を持つ惑星は存在していますか(実測)?

存在しています。太陽系の他の惑星(冥王星が惑星でなくなりましたので)で、木星型と呼ばれる木星よりも遠い惑星はすべて輪を持っています。木星も土星ほど大きくありませんが持っています。
惑星が観測できる近隣の恒星では、輪を持っていることを観測できたものがあります。

Q4
輪が存在するのは惑星だけですか?
恒星にもあるかもしれませんか?

???
小惑星帯や冥王星、彗星などの周辺天体は、一種の太陽の輪ですよ。地球などもその一種です。
大きな重量の質点がある場合、その周辺で遠心力と重力が均衡する部分に天体が集積することが分かってます。
近いと軌道面をほぼ同一とする「輪」を形成し、遠いと卵のような「殻」を形成します。

Q1
全体がガスなのでしょうか?どうして、一か所にいつまでも存在し得るのですか?

いいえ。中心部分はそれ自身の重力より圧縮され、金属化しています。
分子そのものにも弱いですが重力が働きます。その重力により1カ所に固まっています。自転、公転による遠心力よりも強い重力が働いています。重力は単純に質量が大きいと大きいので、地球より木星の方が質量が大きく、重力も大きいです。地球の重力ですら空気をうす~くですが捕まえていますよね。木星は重力が大きいののでもっと捉えているわけです。


Q2
...続きを読む

Q木星や土星は一発の爆弾で焼けますか?

木星型惑星である木星や土星では大気の外側は水素ガスだそうですが、もし核爆弾をそんな惑星の大気中で爆発させた場合、一発の爆弾で連鎖反応が起こって星全体が燃えるということはありますか?

カッシーニだったか、名前は忘れましたが、ある人工衛星がその役目を終えたとき、土星か木星につっこませたそうです。木星か土星が引火しなかったんでしょうか?

Aベストアンサー

既に皆さんがたが回答されているとおりですが、若干補足します。

疑問はもっともですね。水素っていうのはマッチをつけたらボッと燃えますものね。そのとっても燃えやすい水素でできている星なんだから、マッチでなく、せめて爆弾ぐらいなら、一挙に星ごと燃えてしまいそうな気がしますよね。

まず、燃えると言うことを考えてみましょう。燃えるためには3つの条件が必要です。
(1)燃料 (2)温度 (3)酸素、この3つのどれかが欠けても燃えることはできません。木星や土星は(1)の燃料の水素はたくさんありますね。(2)については爆弾で一挙に水素を燃やせるぐらいに高温に可能でしょう。しかし(3)酸素がないんです。
ですから、そこをいくら高温にしたところで、燃えると言うことはおこりません。

では次に核反応を考えてみましょう。ご存じだと思いますが太陽をはじめとする恒星は核反応、正確には核融合により膨大なエネルギーを生み出しています。核分裂と核融合はおなじ核反応ではあるのですが、基本的なシステムが全く異なります。

核分裂の際にはエネルギーはウランなどの巨大な原子核が分裂する際にできます。この場合特徴的なのは分裂する際に余分な中性子を放出するのです。その放出された中性子がまた別の原子核を分裂させ、また余分な中性子を放出しということこで、つぎつぎと原子核が分裂していきます。いわゆる連鎖反応ですね。(余談ですがこの放出される中性子の数を制御棒で制御して一挙に連鎖反応がおきないようにしているのが原子炉です。)

次に核融合を考えてみましょう。核融合は水素などの軽い原子核がヘリウムなどの重い原子核に変換する際に核エネルギーを放出するものです。ですからこの核融合というのは連鎖反応はしないのです。核融合をするためには(1)原子核が激しく飛び回れること(2)原子核が接近していること というふたつの条件が必要です。すなわち、高温であり高圧であることが必要条件となります。核融合が継続的におこるためには、この高温、高圧という状態が継続しなければなりません。

現在、継続的に核融合がおこなわれているのは身近では太陽です。しかも太陽の高温、高圧である中心部でしか行われていません。それぐらいべらぼうな高温、高圧が必要なのです。木星や土星で仮に核爆弾を爆発させた程度では、継続しての反応はおこりません。

もし核爆弾で燃えるぐらいでしたら、何度も巨大惑星に隕石や彗星が落下しています(隕石や彗星は通常の核爆弾よりはるかにエネルギーをもっています)ので燃えかすしか残っていないですよ(^^)

既に皆さんがたが回答されているとおりですが、若干補足します。

疑問はもっともですね。水素っていうのはマッチをつけたらボッと燃えますものね。そのとっても燃えやすい水素でできている星なんだから、マッチでなく、せめて爆弾ぐらいなら、一挙に星ごと燃えてしまいそうな気がしますよね。

まず、燃えると言うことを考えてみましょう。燃えるためには3つの条件が必要です。
(1)燃料 (2)温度 (3)酸素、この3つのどれかが欠けても燃えることはできません。木星や土星は(1)の燃料の水素は...続きを読む


人気Q&Aランキング

おすすめ情報