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2023年08月31日22:24

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今夜スーパーブルームーンと土星接近 土星の環の構造について 稲城市みはらし緑地トワイライト夜景

8月30日(水)に神奈川県内で22時19分頃、夜空を横切る赤い閃光「火球」が相次いで目撃され、X(旧ツィッター)で投稿された。県内の平塚市博物館の学芸員によると、消失点高度は30キロ程度、地上に落下した可能性は低いとみている。

青緑に光る大きな「火球」が飛来 8月30日夜にSNSで目撃報告相次ぐ
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   主題 天体関連の情報 土星の環の秘密 羊飼い衛星群について

8月27日(日)は不思議な天体ショーが行われた。太陽系の第6惑星、土星が「衝(しょう)」を迎え、見頃のピークとなる。「衝(しょう)」とは、太陽系の天体が地球から見て太陽とちょうど反対側になる瞬間のことをさす。見かけの明るさを示す視等級では、0,4等になる。首都圏では、雲が多く、土星を確認することはできなかった。

 8月31日(木)は、一転して快晴に恵まれ、夏の時期にしては、空気も澄んでいた。1年で最も月が大きく見えるスーパームーンと、ひと月に2度目の満月、ブルームーンが重なった。もう一つの天文現象は、地球に最接近した土星が、月の近くに出現することにある。前回、スーパームーンとブルームンが重なったのは2009年12月である。次回は2037年1月と3月に観測できる。天文現象は、天気に左右されやすい。今夏首都圏は、記録的な少雨により、ダムの水不足が懸念されるものの、天体観測においては、理想的である。今回は土星の環の仕組みについて考察する。

 目次
(1)土星の環の構造        
(2)探査機カッシーニのグランドフィナーレ
(3)土星の輪は推定2億年前に形成される
(4)8月31日(木)稲城市みはらし緑地 トワイライト夜景 スーパームーン            


(1)土星の環の構造

 参考、写真掲載元 ヒストリーチャンネルでの放送 ザ・ユニバース 〜宇宙の歴史〜
♯48 環を持つ惑星より

土星の輪は、太陽の光を反射し、古くから地球に住む人類の目に止まった。1610年にイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイが初めて、土星の環を発見し、スケッチを残している。ガリレオが観測した望遠鏡では、土星の環を構成する粒子の存在まで分からず、長年謎に包まれていた。観察日誌には、2年後には土星の環が消えていたと書かれている。環の消失の原因は、地球と土星が水平方向に並んだことにあった。土星は自転軸が27度傾き、およそ29年かけて太陽の周りを回る。地球からの観測で惑星と環が水平に見える現象は、29年のうち2度起きるという。土星の輪については、1980年に探査機ボイジャーの接近観測により、研究が急速に進んだ。

<土星のリング>
フォト

探査機ボイジャーは、初めて土星の環を接近観測し、高速で回転する氷の粒子の写真を撮影した。氷の粒子が、太陽の光を反射し、地球上からくっきりとリングの形に見えたのである。天体を取り巻く最も内側のリングは、Dリングと呼ばれ、67000kmの地点から74500kmまで広がっていた。最も外側のEリングは、18万キロから48万キロの位置にある。地球から見て平らに見える土星のリングは、7層構造をしていた。7つになる環の名前は発見順にA〜Gまでアルファベットの記号が付けられた。内側を回るのは最も小さなDリング、次はCリングである。続くBリングは、内側を回る長さ7500kmのD環と長さ1万7500kmのC環を足した大きさとほぼ同じである。Bリングの長さは、2万5500kmに達していた。Bリングと外側の長さ1万4600kmのAリングの間には、直径4700kmになるカッシーニの間隙と呼ばれる空洞領域がある。
内側から4番目のAリングの外側に長さ30km〜500kmのFリング、長さ8000kmのGリング、長さ30万キロに達するEリングの順に続く。外側から2番目のG環は、1980年にボイジャーの接近観測によって明らかになった。7つの環の厚さは平均9m、粒子の速度は、時速8万5000kmになり、コースを疾走するレーシングカーのように互いに接近しながら周回運動をしていた。小さな粒子は、親惑星の土星の重力に引っ張られ、抵抗して離れようとする。内側の粒子ほど木星の重力作用が強くなる。内側の粒子は、外側の粒子より、時速5万キロも早く回るという。互いに速度が異なることにより、ぶつかってもすぐに離れ、大きな塊になりにくい。粒子は環の外へ放り出されることも、内側へ吸い寄せられることもなく、常に安定している。高速で回るために、環の構造も薄くなる。土星の粒子をまとめるのは、環の内側を公転する羊飼い衛星群である。内側から順にパン、ダフニス、アトラス、プロメテウス、パンドラと名付けられた。羊飼い衛星群に含まれるFの環に軌道があるプロメテウスとパンドラは、軌道共鳴状態にあたっていた。プロメテウスは、AリングとFリングの間の直径325kmのエンケの間隙に収まっている。時速14万キロで周回する環の中の粒子が離れていくと、内側の直径86kmのプロメテウスと外側の直径80kmのパンドラが、重力によってひとつにまとめ、リングを形作っていた。

<内側プロメテウス 外側パンドラ>
フォト 

Fリングの内側のプロメテウスのスピードは、環の粒子の速度より速い。粒子が、土星に引っ張られていくと、プロメテウスはまるで磁石のようにはじき返す。一方外側のパンドラは、粒子よりやや公転速度が遅い。粒子同士がぶつかって、外にはじき出されると、重力によって押し戻す。異なる速度の2つの衛星の働きで、土星を取り巻くリングに境目や間隙が生じるのである。2009年、探査機カッシーニの環の観測で、新たな事実が公表された。環の中に含まれる粒子が、巨大な大津波のように1500mも盛り上がっていたのである。環の厚みは10m程、深さ10mの湖に1500mの大波が発生するような破壊力だ。大波の現象は、環の内側を回る羊飼い衛星群ダフニスによってもたらされている。衛星ダフニスは、直径6kmの小さい天体だが、環に及ぼす影響力は強い。Aリングの中でより小さな直径35kmのキラーの間隙内に軌道を持つダフニスが周回すると、重力の影響で粒子の形が変化し、波のようにうねり、突起が現れる。一見平坦で、ひとつのリングのように見える土星の環は、細かい粒子の集まりで、常にお互い合体しては、散開している。
  
     <衛星ダフニス>    
     フォト

7層構造の環は、外側の衛星ミマスによって、形作られた。ミマスは、土星から18,6kmの位置を22時間40分で公転する直径396kmの衛星である。内側の親惑星の土星と外側の衛星に引っ張られ、楕円形に歪んでいる。発見者ウィリアム・ハーシェルに因んだ直径130kmの「ウィリアム・ハーシェルクレーター」が特徴的で、過去天体衝突に巻き込まれた傷跡であることがわかる。    

<ミマス>          <テティス>
フォトフォト
             
土星の輪の外に位置するミマスは、羊飼い衛星群のパンドラと、2対3の軌道共鳴状態である。つまりパンドラが3周すると、ミマスは2週しているのである。環の粒子をひとつにまとめるパンドラは、外側のミマスの重力が働き、軌道が安定するようになった。ミマスも、外側を回る衛星テティスと1対2の軌道共鳴状態となる。テティスの重力によって、ミマスは引き伸ばされ、角張った形になった。
ミマスの重力による影響は、AリングとBリングの間のカッシーニの間隙を見ればはっきり分かる。ミマスと2対1の軌道共鳴になるAとBの輪は、周期的に粒子が取り除かれ、弾き飛ばされる。羊飼い衛星群の保護をうけないと、粒子は土星に吸い込まれるか、外へ逃げ出してしまう。研究者は、太陽系の誕生当時も土星の環と同じ構造をしていたと、結論づけている。ハイペリオンと呼ばれる衛星も注目された。密度は水の半分の0,55gに過ぎない。内部がスポンジ状になり、空洞領域が多く、天体衝突に巻き込まれても、分解は免れた。直径1500kmのイアペトゥスは、天体の4分の3の面積を、赤道付近に沿って聳え立つ高さ2万メートルに達する巨大山脈が占める。以前は面積の10割を山脈が取り囲んでいたが、相次ぐ天体衝突によって、削られたという。

写真=イアペトゥスの巨大尾根{出典:Courtesy NASA / JPL-Caltech(アペニン山脈)} 赤道上に高さ13,000m、幅20km、長さ1300km
掲載元 YAMAHACK 【標高2万メートル超え!?】地球とはスケール違いな“宇宙の山々”のセカイ(2ページ目)2022年7月31日更新
https://yamahack.com/3303/2
フォト

太古の昔、イアペトゥスは、頻繁に彗星の衝突に巻き込まれたと考えられている。飛び散った粒子が、イアペトゥスの重力につなぎとめられ、赤道付近でリングを形成した。リングを形作った粒子は、赤道付近に落下して、消滅したといわれている。こうしたリングを形作る粒子が、赤道に積み重なって、山脈を形作ったのである。カッシーニの探査計画は2017年まで延長され、周囲の衛星と環の関係について詳しく観測していく。

     (2)探査機カッシーニのグランドフィナーレ

 詳細記事 写真掲載元 ナショナルジオグラフィック 2018年10月9日付
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/b/100500238/?P=2

探査機カッシーニは、西暦2004年10月15日に、土星軌道に到達した。土星の環を周回することにより、地球へ詳細なデータを送り続けた。12年11ヶ月の任務を全うし、2017年9月15日に、ついにその時を迎える。地球の管制センターから最後の指令を受け取り、土星の大気へと突っ込み、消滅した。

 2018年10月5日に科学誌「サイエンス」に掲載された論文によると、最後のグランドフィナーレと題した観測中、土星の大気現象について明らかにした。

 写真=最終ミッションで土星と環の間をくぐり抜ける土星探査機カッシーニの想像図。(PHOTOGRAPHY BY NASA)
 フォト

 時速約11万キロで土星の環の間を通り抜ける際、磁場や環の質量を測定し、破片を採取したのである。3種類の観測機器により、分析した末に、土星上空からナノメートルサイズの粒子の層を発見した。土星の大気中の分子と衝突することにより、赤道付近へ降り注ぐ。いわゆる雨が降っていたのである。雨に含まれていたのは、メタン、ブタン、プロパンなどの有機物、我々の生活では都市ガスで使われる。その他ケイ酸塩を含む粒子も検出された。。大きな電荷を持つ粒子は、土星の磁力線に沿って、主に南半球に落下した。それ以外の粒子は赤道沿いに落下する傾向があった。

 写真=土星の環から降る雨の成分。(PHOTOGRAPHY BY NASA/JPL/SWRI)
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 土星の環は95%から99%は、氷で出来ている。環から降る雨には科学者たちが予想していたほど多くの氷は含まれていなかった。雨に氷が少ないことについて、NASAのエイムズ研究センターのジェフ・カジー氏がひとつの見解を立てた。鍵を握るのは、土星の最も内側の環であるD環の内部に見つかった放射帯である。放射帯とは、特定の波長を吸収する。全ての可視光を吸収する「完全放射体」の場合、黒くなる。従って、D環内部の放射体により、氷が出す波長が吸収され、ケイ酸塩や有機物が残った可能性が高い。

 今回の観測で、科学者の大きな疑問にもぶつかった。従来から謎とされていた土星の環の形成説である。砕け散った衛星の破片なのか、それとも彗星のかけらなのか、答えが出なかった。環の形成が、衛星破壊説であれば、一つの理論が成り立つ。手がかりは、C環に見つかったケイ酸塩を豊富に含む領域にある。衛星は成長するにともなって、ケイ酸塩に富む岩石がコア中に沈み込む。凍った軽い物質により、マントルが形成される。マントルにケイ酸塩を含む衛星を、土星が引き裂いたと過程すると、C環の形成、さらにひときわ太陽光を反射するA環とB環の形成プロセスが見えてくる。もう一つカッシーニは、環の形成説を紐解く重要な手がかりを残した。

       (3)土星の環は推定2億年前に形成される

 参考 sorae 土星の環ができたのは「つい最近」の可能性、カッシーニ観測成果で浮上
2017年12月18日付 https://sorae.info/030201/2017_12_28_cassini.html

 土星の環の年代について、これまで複数の説があった。一つは、39億年前から40億年前、土星と木星の位置の入れ替わりによる、太陽系混乱期の「後期重爆撃期」だった。大量の彗星や小天体が降り注ぎ、土星の重力につかまって、環になったとする説である。

 環の年代を紐解く鍵は、Bリングにある。土星の輪の中で、最も質量が大きいとされていたものの、カッシーニの詳細な観測で見直されていた。従来はみかけの明るさから質量を推定していたのである。リングの重さから、太陽系形成初期の前期重爆撃期、または後期重爆撃期に、小天体を捕まえ、破壊された破片から成り立ったとの説が有力視された。

 新たにカッシーニが、土星の環との間を22回通過した際に得られたデーターから、従来よりも質量が小さい可能性が出てきたのである。これまでは衛星ミマスより質量は大きいと考えられてきたものの、新たに出された推定値では4割ほどにとどまるという。

 写真=土星の環と衛星ミマス (c)NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
フォト

 Bリングの質量が従来の推定値よりも半分よりも小さいことを考えれば、前期重爆撃説や後期重爆撃説を否定する要素になる。

 環の形成年代を弾き出す鍵は、微小な流星塵にある。我々ヒトが年を重ねれば皺が増えるように、環の形成年代も古ければ古いほど、流星塵によって汚れがつきやすい。

 カッシーニに搭載された宇宙塵分析器の12年にわたる観測では、土星に飛来する流星塵は、研究者の想像を超える10倍に達したことが明らかになった。

 常識が覆された今、環の形成年代も比較的新しいとの答えが出た。形成年代は、3億年から1億5000万年前との見方が強まっている。

 以下 sorae記事 引用文 秋山文野

 「土星の環は土星そのものよりかなり新しい」という説は、実は1980年代に2機のボイジャー探査機の観測成果からも提唱されたことがある。だが当時は、「太陽系初期に比べて環の材料となる彗星や小惑星が太陽系内にはるか少ない時期に、どうやって土星の環が形成されたのか?」という疑問に対し、「土星の衛星のひとつが崩壊して環の材料となった」というシナリオを提示することができなかった。13年にわたるカッシーニの観測成果は、土星研究の新しい時代を切り開いたといえる。
                            <引用終わり>

(4)8月31日(木)稲城市みはらし緑地 トワイライト夜景 スーパームーン

 外部リンク みはらし緑地 夜景 https://www.nightview.info/detail/miharashiryokuchi/

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 さて、8月31日(木)夜景がきれいなトワイライトタイムに合わせて、多摩市との丁度境目の稲城市みはらし緑地から、スーパーブルームーンを狙う。トワイライトタイムは18時27分から10分余り、月の出時間は18時36分だった。

 都市部にあたる東の空から月が顔をだした際、丁度雲がかかっていた。次第に空が暗くなるに連れて、町全体はライトアップされるものの、建物と建物の間は影のように写った。暗くなっていく空と反比例するかのように、高く上った月が街中に明るい光を投げかけていた。

 写真=18時36分 京王相模原線稲城市若葉台駅撮影
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 写真=21時43分の月
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 月は、古くから人々の暮らしを見守ってきた。スーパームーンとブルームーンが重なった日、果たして人々はどんな願いをしたのだろうか。

 世界では、ロシア軍によるウクライナ侵攻に端を発し、エネルギー価格の高騰により、インフレが昂進している。30年間物価上昇と無縁だった日本も、自国通貨「円」の取引価格の下落により、輸入インフレ状態に陥った。企業や家計を守るのは、政府の役目である。次にスーパーブルームーンが観測できるのは、14年後の2037年になる。高齢化が進む中、社会保障費の負担も重くのしかかる。希望が見えない中でも、人々は古くから悲しい出来事が起こると、満月の日に、空に向って、祈りを唱えてきた。年々森林伐採が進み、CO2の排出に伴い、地球温暖化に拍車がかかった。地球規模で異変が起こっても、月はいつの時代にもやさしい光を投げかけていた。いかに環境保護と経済活動を両立できるのか、今問われている。




月が地球に最も近い「スーパーブルームーン」今夜 東日本中心に「バッチリ見える」
https://news.mixi.jp/view_news.pl?media_id=32&from=diary&id=7544824
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