惑星(planets)

Figure 3.1: 『宇宙科学入門』尾崎洋二

• 惑星の定義(IAU)
  • 太陽の周りを回り、
  • 重力平衡形状を持ち、
  • 周囲から衛星以外の他天体を排除
  している天体

• 分類
  • 地球型惑星(rocky planets)
    サイズ小、高密度($3-5$[g/cm$^3$])
  • 木星型惑星(gas giants)
    サイズ大、H, He 主成分の厚い大気
  • 天王星型惑星(ice giants)
    サイズ中、氷が主成分

• 惑星の軌道
  • 太陽-地球間の平均距離
    1[AU]=1[天文単位]=1.496 $\times 10^{11}$[m]=1億5千万[km]
  • チチウス-ボーデの法則
    平均距離(あるいは長半径)$a$
    
    $$a\simeq 0.4+0.3\times 2^n$$
    
    
    で良く近似できる

    ★なお現在では、単なる経験式(偶然)であり、物理的意味はないと考えられてい る。ただし、惑星形成が、ベキ関数的に実現したことを示唆

  • 軌道傾斜角
    0に近い→ほぼ同一平面内(黄道面)
    ⇒太陽系形成の重要な手がかり

  • 惑星の運動
    質量 $M_{\odot}=3.33\times 10^5M_{\rm E}$
             $M_{\rm J}=318M_{\rm E}$⇒質量の大半を太陽が占める
    角運動量
    太陽(太陽半径に全質量があるとした場合の自転角運動量)
    
    $$L_{\odot}\lesssim M_{\odot}R_{\odot}V_{\odot}\simeq M_{\odot}R_{\odot}^2 \omega_{\odot}$$
    
    
    
    
    $${}\simeq 3\times 10^5M_{\rm E} (7\times 10^5{\rm [km]})^2 \... ...65{\rm [yr]}}\simeq 1.2\times 10^{19}M_{\rm E}{\rm [km^2/yr]}$$
    
    
    木星
    
    $$L_{J}\simeq M_{\rm J}a_{\rm J}V_{\rm J}\simeq M_{\rm J}a_{\rm J}^2\omega_{\rm J}$$
    
    
    
    
    $${}\simeq 300M_{\rm E}\left(5{\rm [AU]}\frac{1.5\times 10^8{... ...10{\rm [yr]}}\simeq 1.1\times 10^{20}M_{\rm E}{\rm [km^2/yr]}$$
    
    
    ⇒惑星が圧倒的(太陽の占める角運動量は約1%のみ)
    また、全惑星が同じ向きに公転

    ↓
    太陽系形成の重要な手がかり