土星の輪はまるでミニ太陽系…よく分かるアニメーションをJAXAの惑星科学者が作成

土星

NASAの探査機カッシーニが送信した電波のデータを基に描かれた土星の輪。緑色の部分は粒子が5cm以下で、紫色の部分はそれ以上の大きさの物質で構成されていることを表している。白い部分は密度が高すぎるため、電波が遮断され、白くなっている。

NASA/JPL

  • 土星の7つのは、さながら「ミニ太陽系」のように、それぞれが違う速度で土星を周回している。
  • 惑星科学者のジェームズ・オドノヒューは美しいほどシンプルなアニメーションを作成し、土星の輪の動きを解説した。
  • だが土星の輪の存在は一時的なものだ。オドノヒューによると、土星はゆっくりと輪を飲み込んでいっているという。

星々を旅する宇宙人が太陽系を訪れたなら、土星は彼らの記憶に残る惑星になるだろう。

赤道に沿って7つの巨大な輪が周回する土星は、太陽系のなかでも特異な惑星だ。画像ではすぐには分からないが、土星のリングを構成する氷や岩は音速の70倍ものスピードで動いている。しかもそれぞれの輪は異なる速度で動いているのだ。

日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)に所属する惑星科学者ジェームズ・オドノヒュー(James O’Donoghue)は「土星の輪はある意味、ミニ太陽系だ」とInsiderに説明した。

「土星に近い物体ほど高速で周回している。そうでなければ(土星に)落下してしまうからだ。一方で、遠くを周回する物体はゆっくりと動くことができる。これは惑星と同じだ」

オドノヒューはプライベートで物理学や太陽系に関するアニメーションを作成している。土星の輪のほかにも、月に「暗黒面」が存在しないことや、太陽系の中心が太陽ではないこと、そして地球の1日には2つの種類があるといったことをアニメーションで解説している。今回、彼は土星の輪を解説するため、それぞれの輪が独自の速度で、美しく周回していることを示したアニメーション(下)を作成した。

アニメーションでは「synchronous orbit(同期軌道)」と表記された線が土星の自転と同期しており、その場所に立った時、時間帯によって輪のどの部分が見えているかが分かるようになっている。

土星の最も外側を周回する輪は、速度も最も低速で時速3万7000マイル(秒速約16.4キロメートル)で周回している。これは土星の自転よりも遅い。最も内側の輪を形成する氷や岩の塊は時速5万2000マイル(秒速約23.2キロメートル)で周回している。

土星の輪

土星の輪の拡大イメージ

NASA

土星の輪では、無数の物体が超高速で軌道をめぐっていることから、ともすれば無秩序な宙域を想像してしまうが、近くで観察すればそうでもないことが分かる。オドノヒューによると、隣接する軌道を周回する氷の粒子同士の速度は、互いに秒速数センチメートルしか違わない。

「これは30分毎に一歩程度という速度で、あるいはラッシュアワーの道路渋滞にも似ている」とオドノヒューはツイッターに投稿し、「そのため、衝突はさほどドラマチックではない」と解説した。

土星はゆっくりと輪を飲み込んでいる

超高速で周回していることに加え、土星の輪はとても長く、細い。もし土星の輪を真っ直ぐにしてみると、以下の画像でオドノヒューが説明するように、太陽系の惑星すべてを十分に並べられるほどの距離になる。

土星の輪

James O'Donoghue

しかし、土星の輪の総質量は地球の月の約5000分の1しかない。

「別の言い方をすれば、我々の月は土星の輪5000個分に相当するということだ」とオドノヒューはInsiderに語った。「これは土星の輪がいかに薄く、脆いかを示している」という。この脆弱性はオドノヒューの研究にも関わってくる。土星の高層大気を研究する中で、オドノヒューと共同研究者は土星の輪がゆっくりと「消滅している」ことを発見した。

「土星の輪のシステムは決して安定したものではない。恒常的に存在するものというより、大昔に月か彗星が土星に接近しすぎたために破壊されてできた(一時的な)デブリ・フィールドのようだ」とオドノヒューは述べた。

「土星の輪が壮大な姿で存在する太陽系に居合わせた我々は幸運といっていいだろう」

[原文:An astronomer's colorful animation shows how Saturn's disappearing rings act like a 'mini solar system'

(翻訳:忍足亜輝、編集:Toshihiko Inoue)

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