太陽系の天体はどう整理する？｜地球型惑星と木星型惑星の違い、太陽・月・小天体の基本

太陽系は、中心にある太陽、そのまわりを回る8つの惑星、惑星をめぐる衛星、そして数多くの小天体という四つの階層で捉えると、全体像がつかみやすくなります。天体の名前を一つずつ暗記するより、どの階層に属し、何を中心に回っているかを先に決めてしまうほうが、記憶が散らばりません。

この記事では、(1)太陽系全体の骨組みと中心にある太陽、(2)惑星が二つのグループに分かれる理由、(3)月と衛星のふるまい、(4)小惑星や彗星といった小天体と、惑星が空で動いて見える現象、という順に解説します。夜空を見上げたときに見えているものが、太陽系のどこにあるのかを結びつけながら読んでみてください。

太陽系とは、太陽と、その重力に引かれて回っている天体すべてをまとめた呼び名です。太陽系の質量の大部分は太陽が占めるとされ、まわりの天体はその圧倒的な重力に従って公転しています。まず「太陽が主役で、あとはすべて脇役」という力関係を押さえると、以降の話が素直に入ってきます。

太陽は、みずから光を放つ恒星です。主成分は水素とヘリウムで、中心部では水素がヘリウムへと変わる核融合反応が起き、そこで生まれたエネルギーが長い時間をかけて表面へ運ばれ、光と熱として宇宙へ放たれています。私たちが目にしている明るい表面は光球と呼ばれ、その温度はおよそ6000度とされます。光球にときどき現れる黒い斑点が黒点で、周囲よりも温度が低いために暗く見えるものです。黒点の数は一定ではなく、増えたり減ったりを周期的に繰り返すことが知られています。

光球の外側には、赤みを帯びた薄い層である彩層と、そのさらに外に広がる非常に希薄で高温のコロナがあります。彩層から炎のように立ちのぼる巨大なガスの構造はプロミネンスと呼ばれます。コロナは普段は太陽本体の明るさに隠れて見えませんが、皆既日食のときには太陽のまわりに広がる淡い光として観察できます。太陽の直径は地球のおよそ109倍とされ、太陽系の中心にどれほど大きな天体が座っているかがわかります。なお、日食のときでも欠けている最中の太陽を肉眼や望遠鏡で直接見るのは危険です。観察には必ず専用の器具を用いてください。

惑星は、太陽に近い側の小さく岩石でできた地球型惑星と、外側の大きくガスや氷でできた木星型惑星の二つに大きく分けられます。この線引きさえ引いておけば、個々の惑星の特徴はグループの性質から半分ほど推測できるようになります。

太陽に近い順に、水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星の8つが惑星とされています。このうち内側の四つが地球型惑星です。おもに岩石と金属からなり、直径は小さいものの平均密度は大きく、表面は固い地面を持ちます。水星は大気がごく薄く、昼と夜の温度差が非常に大きいとされます。金星は厚い二酸化炭素の大気に覆われ、その温室効果によって表面温度が非常に高くなっているとされます。火星は赤みを帯びた地表を持ち、極域には極冠と呼ばれる白い部分が見られます。

外側の四つが木星型惑星です。おもに水素・ヘリウムや氷成分からなり、直径は大きいのに平均密度は小さいという特徴があります。土星の平均密度は水よりも小さいとされ、この対比はよく引き合いに出されます。木星型惑星はいずれも環(リング)を持つとされますが、望遠鏡ではっきり見えるのは土星の環です。木星の表面に見られる大赤斑は、長く続いている巨大な渦とされます。なお天王星と海王星は氷成分の割合が高いことから、木星・土星と分けて天王星型と呼ぶ区分もあります。惑星の定義そのものも見直されており、21世紀に入って国際天文学連合が定義を整理した際、冥王星は惑星ではなく準惑星に分類されるようになったとされます。

月が満ち欠けするのは、太陽に照らされた半球を、地球から見る角度が日ごとに変わるからです。月そのものの形が変わるわけではありません。この一点を押さえるだけで、新月から満月へと至る流れが理屈で追えるようになります。

衛星とは、惑星のまわりを回る天体のことです。月は地球の唯一の衛星で、地球のまわりを一周する間に、太陽・地球・月の位置関係が少しずつ変わります。太陽と同じ方向にあるときは光っている面が地球に向かないため新月となり、反対側に来ると光っている面がまるごと見えて満月になります。その途中が三日月や半月です。満ち欠けが一巡する周期はおよそ29日半とされ、これが古くから暦の基礎に使われてきました。

月は自転の周期と公転の周期がほぼ等しいため、地球にはいつもほぼ同じ面を向けています。表面には、隕石の衝突によってできたとされるクレーターが数多く並び、望遠鏡で見ると暗く平坦に広がる部分も目につきます。この暗い部分は水があるわけではありませんが、古くからの呼び名で海と呼ばれています。他の惑星にも衛星があり、木星ではイオ・エウロパ・ガニメデ・カリストの四つがまとめてガリレオ衛星と呼ばれます。土星のタイタンのように厚い大気を持つ衛星も知られています。観測技術の進歩によって小さな衛星が次々に見つかっているため、衛星の数は資料によって異なります。数そのものを覚えるより、代表的な衛星の名前と特徴を押さえておくほうが確実です。

小惑星は主に岩石でできた小さな天体、彗星は氷と塵が混じった天体で、太陽に近づくと尾を伸ばすのが最大の違いです。どちらも惑星より小さい太陽系の一員ですが、成分と見え方がはっきり異なります。

小惑星の多くは火星と木星の軌道の間に集まっており、この領域は小惑星帯と呼ばれます。彗星は、太陽から遠いところでは氷の塊のままですが、太陽に近づくと表面の氷が気体となって噴き出し、まわりにコマと呼ばれるぼんやりした部分と、長く伸びる尾をつくります。彗星の尾は進行方向の後ろにたなびくのではなく、太陽と反対の側に伸びるという点は取り違えやすいところです。海王星より外側にも数多くの天体が知られ、太陽系外縁天体と総称されます。宇宙空間の塵が地球の大気に飛び込んで光る現象が流星で、燃え尽きずに地表まで落ちたものが隕石です。

惑星は、恒星のあいだを縫うように少しずつ位置を変えて見えます。地球より内側を回る水星と金星は内惑星と呼ばれ、太陽から大きく離れて見えることがないため、観察できるのは夕方の西の空か明け方の東の空に限られます。内惑星は月のように満ち欠けもします。地球より外側を回る惑星は外惑星と呼ばれ、太陽と反対の方向に来る衝の頃に一晩じゅう見えて観察しやすくなります。外惑星が天球上でいったん逆向きに動いて見える逆行は、内側を速く回る地球が外惑星を追い抜くときに生じる見かけの現象です。当サイトでは、惑星・太陽・月と衛星・小天体・惑星現象という切り口ごとに問題を選べます。読み終えた勢いのまま、いくつか解いて定着させてみてください。

本記事は、天文宇宙検定の学習を補助する目的で、太陽系の天体に関する一般的な知識を整理したものであり、特定の学習効果や合格を保証するものではありません。学習法や理解の進み方には個人差があります。

本文中の数値は広く共有されている概数であり、資料によって幅があります。天体の観測値や探査の進捗など更新されうる事項は本記事では深く扱わず、確立した基礎知識を中心に中立に記述しています。天文宇宙検定は天文宇宙検定委員会が実施する検定です。出題形式・出題数・合格基準・試験日程・検定料などの実施要項は級や実施回によって異なり、変更されることがあるため、受験を検討される際は必ず公式サイト・公式の受験案内で最新情報をご確認ください。

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