クエリ: 太陽の周りには何種類の惑星軌道がありますか?
文章: 公転 太陽系においては、惑星や彗星・小惑星などが主星である太陽の周りを公転している。これらの公転軌道面はほぼ同一平面上にあり揺れ幅は数度である。各天体の軌道面を観測する場合に基準面として、地球の公転面である「黄道面」、主星である太陽以外のすべての天体の惑星の軌道を加重平均したものである「不変面」、太陽系のほとんどの質量を抱える「太陽の赤道面」などを基準に傾斜が測られる。下表参照。 太陽系の主な衛星、特に巨大ガス惑星である木星や土星の衛星の公転軌道は、それらの主星である惑星の赤道面とほぼ同一である。これらの衛星の公転軌道の傾斜は対「ラプラス面(英語版)で測られる。例外は地球の衛星である月で、その公転軌道は地球の赤道面ではなくほぼ黄道面に収まっている。 微惑星・小惑星・彗星などはそれらの誕生の経緯や近接する他の天体などの影響から大きく傾いているものもある。
文章: 太陽系の天体の一覧 太陽系の天体の一覧は、軌道ごとに、太陽から近い順にまとめた太陽系の天体の一覧である。基本的に直径500km以上であることを基準に掲載している。大きさ順の一覧は大きさ順の太陽系天体の一覧、衛星の一覧については太陽系の衛星の一覧を参照。 太陽 - スペクトル分類がG2Vである恒星 太陽系内周部と地球型惑星 水星 水星横断小惑星 金星 金星横断小惑星 金星の準衛星 地球 月 コーディレフスキー雲 地球近傍小惑星 アテン群 アポロ群 アモール群 地球横断小惑星 地球の準衛星 火星 ダイモス フォボス 火星のトロヤ群 火星横断小惑星 小惑星帯 ケレス(準惑星) 小惑星帯の小惑星 パラス ジュノー ベスタ その他小惑星の一覧 ハンガリア群 小惑星族 フローラ族 ベスタ族 ニサ族 エウノミア族 マリア族 コロニス族 エオス族 テミス族 キュベレー族 ヒルダ群 小惑星帯以外にある小惑星 小惑星の衛星 太陽系外周部と木星型惑星・天王星型惑星 木星 イオ エウロパ ガニメデ カリスト その他木星の衛星と環 木星のトロヤ群 土星 テティス ディオネ レア タイタン イアペトゥス エンケラドゥス ミマス ヒペリオン その他土星の衛星と環 トロヤ衛星 天王星 アリエル ウンブリエル ミランダ チタニア オベロン その他天王星の衛星と環 海王星 トリトン ネレイド プロテウス その他海王星の衛星と環 海王星のトロヤ群 その他の小惑星 ケンタウルス族 ダモクレス族 太陽系外縁天体 エッジワース・カイパーベルト天体 冥王星族 冥王星(冥王星型天体) カロン ニクス ヒドラ オルクス トゥーティノ族 キュビワノ族 ハウメア(冥王星型天体) ヒイアカ ナマカ ハウメア族 マケマケ(冥王星型天体) クワオアー ヴァルナ 散乱円盤天体 エリス(冥王星型天体) ディスノミア 2002 TC302 セドナ オールトの雲 その他の太陽系の天体 彗星 周期彗星の一覧 非周期彗星の一覧 その他小物質 流星物質 宇宙塵(惑星間塵) Helium Focusing Cone 対日照 人工衛星やスペースデブリなどの人工物 ヘリオポーズ Heliosheath Heliopause Hydrogen wall 文章: 馬蹄形軌道 小天体が点Bにある時、軌道半径が地球と一致し地球と同じ軌道速度になる。地球の重力はなお小惑星を前方に加速し続けるため、小惑星の軌道はさらに大きくなる。点Cでは、小惑星の軌道半径は最大、軌道速度は最小という状態に到達し、公転の角速度や軌道速度が地球よりも遅いため地球から引き離され始める。その後は長い期間にわたって、地球を基準に考えると小惑星が「後退」していくように見える時期が続く。この時、小惑星が太陽を公転する周期は地球の公転周期である1年よりもわずかに長くなっている。充分に時間が経つと、小惑星は地球から見て太陽の反対側を通過する。 その後小惑星は点D周辺に到達する。そうすると今度は地球の重力は小惑星の公転方向とは逆向きの、小惑星を減速させようとする方向に働くことになる。そのため小惑星の軌道は内側へと落下し、それによって小惑星の公転角速度や軌道速度は上昇することになる。ここでも、小惑星は後方に「減速」されているものの、軌道が小さくなった結果として速度は大きくなる。この過程は小惑星が点E周辺に到達するまで継続し、小惑星は地球よりも内側の軌道で地球よりも速く公転することになる。そのため今度は小惑星は地球を引き離すように前方へ遠ざかっていくことになる。再び長い期間が経過した後、小惑星は点Aに戻り、馬蹄形軌道の1回のサイクルが終わって次のサイクルが始まる。 より長い期間では、小惑星は馬蹄形軌道と準衛星軌道を遷移する場合がある。準衛星は惑星に重力的に束縛されてはいないものの、惑星と同じ軌道周期で太陽の周りを公転し、惑星から見ると逆行軌道で公転しているように見える天体のことである。2016年までに、地球に対する馬蹄形軌道にある4つの天体と5つの準衛星はいずれも馬蹄形軌道と準衛星軌道を繰り返し行き来していることが、軌道計算から明らかになっている。 文章: 軌道共鳴 惑星同士の軌道共鳴関係は、太陽系外の惑星系で多数発見されている。3個以上の惑星が共鳴関係を成している例も発見されており、例えばグリーゼ876では、3つの惑星が、木星のガリレオ衛星と同様に1:2:4の公転周期で公転している。 大質量(木星質量以上)の惑星では、2:1の平均運動共鳴にあるペアが多く見出されている。このような共鳴関係は、惑星形成の過程で、隣接する惑星が惑星移動(軌道半径の変化)を起こした場合に生じるとされる。一方、低質量の系外惑星でも共鳴は発見されているが、大質量惑星と比べてその頻度が低いことがケプラー宇宙望遠鏡の観測により判明している。 文章: 惑星系 太陽系は、小型の岩石惑星が公転する内惑星系、大型の巨大ガス惑星が公転している外惑星系から構成されている。しかし、太陽系外惑星系では、全く構造が異なるものがある。理論上では、惑星系の構造は、形成初期の条件に依存するとされている。太陽系外惑星系では、主星に非常に近い軌道を公転している巨大ガス惑星ホット・ジュピターが存在している場合が多い。このような惑星系は、惑星が遠方から移動してきて形成されたという説が唱えられている。現時点で、太陽系のような構造を持った惑星系はほとんど発見されていない。一般的には、地球より大きな岩石惑星スーパーアースが複数公転している惑星系が多く発見されている。 いくつかの研究では、1個の恒星につき、少なくとも平均で1個は惑星が存在している事が示唆されている。これは、太陽系のように、ほとんどの恒星が惑星を持っている事を意味している。しかし、全ての惑星が発見されている訳ではないので、実際の恒星が惑星を持つ割合は不明である。公転周期の短い太陽系外惑星の発見方法として、ドップラー分光法とトランジット法があり、現在発見されている太陽系外惑星のほとんどは、この2つの手法で発見されている。したがって、最も存在が確認されているのは、先述のホット・ジュピターになる。2005年に行われた調査によると、太陽のような恒星は、1.2%の割合でホット・ジュピターを持つとされ、逆にそれよりも小さなK型主系列星や赤色矮星のほとんどは、ホット・ジュピターのような短周期で公転している惑星を持っていないとされている。この1.2%という数値は、ケプラー宇宙望遠鏡によって発見されたホット・ジュピターを持つ恒星の割合の2倍以上で、ケプラーの観測視野は、恒星の金属量が異なる、天の川の異なる領域をカバーしている可能性がある。さらに、太陽に似た恒星の3%~4.5%は、公転周期が100日以内の大型の惑星を持っていると推定されている。ここでいう「大型の惑星」は質量が地球質量の30倍以上のものを指している。 地球のような小さな惑星は、大型の惑星よりも一般的である事が知られている。また、主星から遠い軌道を公転する惑星は、主星に近い軌道を公転する惑星よりも多数存在していると考えられている。これに基づくと、太陽のような恒星の少なくとも20%は、大型の惑星を1個持っているとされているが、少なくとも40%は、質量が小さい惑星を持つ可能性がある。2012年に行われた研究で、2002年から2007年までに収集された重力マイクロレンズの観測データより、惑星が恒星よりも存在している比率がはるかに高く、銀河系の恒星1個につき、恒星から0.5~10au離れた位置に平均で惑星を1.6個持つ事が推定された。 文章: HD 10180の惑星 測定されたHD 10180系の惑星の軌道要素は非常に精度がよく、特にb・c・d・e・fに関しては誤差が0.1%未満である。これは2012年現在、最も高い精度で軌道要素が求まっている太陽系以外の惑星系ということになる。またこの高精度の測定結果により、通常は困難である小質量で恒星に及ぼす影響が微小な未確定の惑星の存在可能性を指摘することができた。 HD 10180系は非常にコンパクトにまとまっており、最も外側を公転するhでも太陽系における小惑星帯の外側(従って木星軌道の内側)に相当する軌道である。一方で水星軌道の内側に相当する範囲には、確定している惑星だけでも4個、未確定のものを含めればさらに2個が存在することとなる。 最も内側を公転するbは、HD 10180からの距離が水星軌道の6%相当しかなく、公転にたった1日と4時間しかかからない。逆に最も外側を公転するhは、3.4AUから3.5AUのところを公転しており、公転には6年以上かかる。これはかなり極端な関係で、太陽系では太陽の周りを公転する最も外側の惑星である海王星が1周する間に最も内側の惑星である水星は約688周するが、HD 10180の周りをhが1周する間にbは約1950周もする計算となる。 文章: 月の軌道 天の北極、即ち北極星から見ると、月は地球を反時計回りに公転し、地球は太陽を反時計回りに公転し、月と地球は自身の自転軸を反時計回りに自転している。角速度の方向を示すためには、右手の法則が用いられる。右手の親指が天の北極に向ければ、指の曲がりは月が地球、地球が太陽を公転する方向を示す。 太陽系の描写は、太陽の視点からの地球の軌道と地球の視点からの月の軌道によるのが通常である。こうした視点の使い分けは、地球の周りを回る月が、太陽から見て逆行することがあるような印象を与える。しかし、地球の周りの月の軌道速度(約1キロメートル毎秒)は、太陽の周りの地球の軌道速度(約30キロメートル毎秒)よりも遅く、このような逆行をともなう運動が起こるわけではない。 地球-月系を連惑星系と考えると、その共通重心は地球の中心から約4624キロメートル、地球半径の72.6 %に位置する。この共通重心は、地球が日周運動をする間、常に月の側にある。太陽軌道の地球-月系の経路は、この共通重心が規定する。その結果、地球の中心は朔望月毎に軌道経路の内外に移動する。 文章: 円軌道 円軌道(えんきどう、は、楕円軌道の特別な場合、すなわち離心率 e が0であるものを言う。 人工衛星で円軌道という場合は、完全にゼロでなくても一定以下ならばこう呼ぶことが多い。一般に一定の高度から地表などを観測するリモートセンシング衛星は円軌道を採用することが多い。また、静止軌道は必ず円軌道である。 太陽系の惑星は概ね離心率が小さく円軌道をなすが、かつて惑星であった冥王星は当時の惑星としては例外的に離心率が大きく、近日点付近では海王星よりも太陽からの距離が近くなることで知られている。また、火星も比較的離心率が大きく、これが幸いしてヨハネス・ケプラーが惑星の運動法則であるケプラーの第一法則を発見するのが容易になった。 文章: ラザフォードの原子模型 ラザフォードの原子模型(ラザフォードのげんしもけい)またはラザフォード・モデルは、アーネスト・ラザフォードが提案した原子の内部構造に関する原子模型である。惑星モデルとも呼ばれる。ラザフォードは1909年に有名なガイガー=マースデンの実験を指揮し、その実験結果に基づき、1911年にこの原子模型を発表した。この模型では、原子の大きさに比べて非常に小さな中心核(すなわち原子核)に原子の質量の大部分と電荷が集中しているとしている。 ラザフォードの原子模型は、当時考えられていた原子模型のうち、J・J・トムソンの「ブドウパンモデル」が正しくないことを示唆している。一方で、電子軌道のような原子構造については何も進展していなかった。この点についてラザフォードは単に、太陽の周りを回る惑星のように多数の小さな電子が中心核の周囲を回っているか、土星の環のように回っているという従来からあった原子模型について言及しているだけである。しかし、従来考えられていたよりも小さな中心核に質量のほとんどが集中しているとしたことで太陽系との類似点が大きくなり、土星の環よりも太陽と惑星の比喩が的確となった。 文章: 軌道宇宙飛行 地球の周りの軌道には、低軌道(LEO)、中軌道(MEO)、静止軌道(GEO)の主要な3つの「バンド」がある。 軌道力学により、軌道は地球の周りの特定の大部分が固定された平面にあり、これは地球の中心と一致し、赤道に対して傾斜している可能性がある。地球はこの軌道内でその軸を中心に回転し、宇宙船の相対運動と地球の表面の動きによって、宇宙船が地面から空に現れる位置と、地球のどの部分が宇宙船から見えるかによって決まる。垂直線を地球の表面に落とすことにより、宇宙船が地球のどの部分の真上にあるかを示す地上軌道を計算することができ、これは軌道を視覚化するのに役立つ。 文章: ニコラウス・コペルニクス コペルニクスに転機が訪れたのは1508 - 1510年の間と考えられている。この間の経緯は、史料には現れない点が多く、以下に述べるのは科学史家スワードローによる推測である。 スワードローによると、コペルニクスが『要約』で、周転円(逆行を説明するための小さな円)と従円(地球を回る大きな惑星の円軌道)が入れ替え可能であることを知ったことは決定的に重要だった。プトレマイオスは「地球から見える惑星の方向(視線)」を計算するために、2つの円(従円〈導円〉とその上を動く周転円)を用いたが、この円は入れ替えが可能だった。プトレマイオス『アルマゲスト』はこの入れ替えの可能性について混乱した記述をしており、それを正して明快な説明を与えたのは、クシュチー(en:Ali Qushji)やレギオモンタヌス『要約』であった。 『アルマゲスト』では、外惑星(火星、木星、土星)の周転円(小さな円)の回転は、全て太陽の平均的な運動と同じだった。そこで、上記の従円と周転円を入れ替えると、それらと太陽を一つにまとめることができる。こうして、地球の周りを太陽が回り、その太陽の周りを外惑星が回る、後のティコ・ブラーエのものに似たモデルが得られる。コペルニクスは地球のまわりを回る太陽の軌道の半径を25と置き、惑星の円の大きさを計算して、火星の円の半径は38、木星は130、土星は231とした。これは現在の地球-太陽間を1天文単位としたときの外惑星の距離と大変近い値である。プトレマイオスの体系では惑星の軌道の大きさは伸縮自在であったが、コペルニクスは惑星が回る円の大きさを決めることができたのである。 文章: 太陽系の形成と進化 太陽系の形成と進化(たいようけいのけいせいとしんか)は、巨大な分子雲の一部の重力による収縮が起こった約46億年前に始まったと推定されている。収縮した質量の大部分は集まって太陽を形成し、残りは扁平な原始惑星系円盤を形成してここから惑星・衛星・小惑星やその他の太陽系小天体等ができた。 星雲説と呼ばれる良く知られたモデルは、エマヌエル・スヴェーデンボリ、イマヌエル・カント、ピエール=シモン・ラプラスらによって18世紀に唱えられ、後に天文学・物理学・地質学・惑星科学等科学の広い分野を取り入れていった。1950年代に入って宇宙の時代が幕を開け、1990年代に太陽系外惑星が発見されると、新しい発見に合わせてモデルは改変されていった。 太陽系は当初の姿から進化していった。多くの衛星が、惑星の周りのガスや宇宙塵の円盤から形成されたり、惑星の重力に捉えられたりして形成された。天体同士の衝突は今日でも続き、太陽系の進化の原動力となっている。惑星の位置はしばしば変化し、入れ替わることもある。この惑星軌道の移動は、初期の太陽系の進化の大きな原動力になったと信じられている。 約46億年前、太陽はまだ冷たかった頃から徐々に大きくなって現在の姿になった。将来は赤色巨星の段階を経て、その外層は吹き飛ばされて惑星状星雲となり、中心部には白色矮星が残ると推測されている。さらに遠い将来、近傍を通過する恒星の重力によって惑星が奪われていき、最終的に数兆年後には太陽は裸の星になると考えられている。 文章: プラネット・ナイン 太陽の自転軸は惑星の軌道面に対して傾いているが、プラネット・ナインはこの傾斜に関与している可能性がある。太陽系の形成と進化に関するモデルでは、太陽の赤道面と惑星の軌道は同じ平面上になるはずであることを予測する。しかし実際には、太陽の自転軸は巨大惑星の軌道平面に対しておよそ 6° 傾いていることが分かっている。プラネット・ナインは惑星の軌道にトルクを加えることで太陽の自転軸傾斜を生み出し、惑星の軌道面をコマのように短い円弧で歳差させることができる。プラネット・ナインは他の惑星から大きく傾いた軌道を持っていること、また軌道長半径が非常に大きいため他の太陽系の惑星よりも多くの角運動量を持っていることから、この歳差を引き起こす可能性がある。 Elizabeth Bailey、バティギン、ブラウンのグループと、Rodney Gomes、Rogerio Deienno と Alessandro Morbidelli のグループによって同時期に独立して行われた解析モデルとコンピュータシミュレーションを用いた研究、さらに Dong Lai によって後に行われた研究では、太陽の自転軸の傾きとその大きさの両方は、プラネット・ナインによって及ぼされる重力トルクによって説明することが可能であるということが示されている。これらの研究結果はプラネット・ナイン仮説と一致するものであるが、プラネット・ナインの存在を証明するものではない。なぜなら、太陽系での太陽の自転軸と惑星の軌道平面のずれを説明するモデルとしては、原始惑星系円盤と原始星時代の太陽との磁気的相互作用や、太陽への非対称な質量降着、太陽が伴星を失ったことが原因とするもの、他の恒星との遭遇によるものなど、他の可能性も考えられるからである。 文章: 軌道近くから他の天体を排除 軌道近くから他の天体を排除 (きどうちかくからほかのてんたいをはいじょ、英: Clearing the neighbourhood around its orbit) とは、国際天文学連合 (IAU) が2006年に決定した太陽系の惑星の定義において、太陽系内の天体が惑星とみなされるために満たしている必要がある3つの基準のうちの一つである。残りの2つの基準は、「太陽の周りを回っていること」と、「ほぼ球形の重力平衡状態になるための十分な質量を持っていること」である。 惑星形成の最終段階において、惑星はその軌道領域から「他の天体を排除」、すなわちその領域において重力的に支配的な存在となる。その結果として、自身の衛星やその他の重力的な影響下に置いているもの、および一時的な軌道を持つものを除いて、同程度の大きさを持つ天体は軌道領域には他に存在しなくなる。太陽系内の大きな天体のうち、惑星の定義のその他2つは満たしているが軌道近くから他の天体を排除していないものは、準惑星に分類される。冥王星がこの分類に含まれ、その軌道は海王星の重力の影響下にあり、なおかつ多数のエッジワース・カイパーベルトの天体と軌道領域を共有している。IAU の定義ではこの基準に対して明確な数値や方程式は与えられていないものの、IAU によって認定された惑星は全て、いかなる準惑星やその候補天体よりも遥かにその軌道周辺の天体を排除していると言える。この「他の天体を排除している」という曖昧な条件を、物理量や数式を用いて定量的に厳密化しようという研究も行われている。 この表現は、惑星科学者のアラン・スターン(英語版)とハロルド・レビソン(英語版)によって2000年の IAU 総会に提出された論文に由来するものである。彼らは、恒星を公転する天体がその質量と軌道周期に基づいて微惑星を「軌道近くから他の天体を排除」する可能性が高いかどうかを判断するための理論的な基準を考案する際に、いくつかの似た表現を用いた。一方で天文学者の Steven Soter は "dynamical dominance" という表現を用いており、Jean-Luc Margot はこちらの表現の方が「天体を排除」という表現よりも誤解される余地が少ないだろうと指摘している。 文章: 惑星系 惑星系とは、恒星の重力により結合され、複数の天体が公転している構造である。一般的に惑星が1つ、あるいは複数ある場合を示すが、衛星、小惑星、彗星、塵円盤などを惑星系の要素として含める場合もある。地球がある太陽系も惑星系の一つである。太陽系以外、すなわち太陽系外惑星の惑星系は太陽系外惑星系(Exoplanetary system)と呼ばれることもある。 2020年3月4日時点で太陽系外惑星は4191個確認されている。太陽系外惑星が公転している恒星は3109個であり、そのうち681個は複数の惑星を持つ太陽系外惑星系であることが分かっている。 宇宙生物学上、液体の水を有するハビタブルゾーンは全ての惑星系にあり、その中に惑星があれば、地球に似た環境になるとされている。 文章: 内惑星 内惑星(ないわくせい)は、太陽系の惑星のうち、地球よりも太陽に近い軌道をめぐる惑星のことである。 具体的には、水星、金星のことを指す。内惑星の対義語は外惑星である。