衛星

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衛星（えいせい）は、惑星や準惑星、小惑星などの天体（主星または中心天体）の周りを公転する天然の天体のことを指す。2024年現在、太陽系内では500以上の衛星が確認されており、その大きさや特徴は多様である。特に木星と土星は多くの衛星を持ち、木星は95個以上、土星は146個以上の衛星が確認されている。人工的に打ち上げられる人工衛星とは区別される。

概要

衛星は、その中心天体との重力的な相互作用によって軌道を保っている。衛星の軌道は、ケプラーの法則に従い、一般的に楕円軌道を描く。太陽系内の衛星は、惑星の形成過程で同時に形成されたもの、後から重力的に捕獲されたもの、惑星形成後の大規模衝突によって生じたものなど、様々な起源を持つと考えられている。

衛星の大きさは、直径数キロメートルの小さなものから、水星よりも大きいガニメデ（木星の衛星）まで、非常に幅広い。一部の衛星は、地下海や火山活動、大気を持つなど、複雑な地質活動や環境を有している。

分類

衛星は、その特徴や起源によっていくつかの種類に分類される。

規則衛星

規則衛星は、中心天体の赤道面に近い円軌道を持ち、中心天体と同じ方向（順行）に公転している。これらは、主に以下の特徴を持つ：

• 軌道傾斜角が小さい（通常20度未満）
• 軌道離心率が小さい（ほぼ円軌道）
• 比較的大きな質量を持つ

これらは、かつて主惑星を取り囲んでいた原始惑星系円盤内で形成されたと考えられている。主な例：

• 地球の月（特殊な例：巨大衝突説による形成）
• 木星のガリレオ衛星（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）
• 土星の主要衛星群（タイタンなど）

不規則衛星

不規則衛星は、以下のような特徴を持つ：

• 中心天体から離れた軌道
• 大きな軌道傾斜角（時には90度以上）
• 高い軌道離心率
• 逆行軌道を持つものも存在

これらは主に小型で、後から重力的に捕獲された天体だと考えられている。主な例：

• 木星のヒマリア群衛星
• 土星のフェーベ
• 海王星のトリトン（最大の不規則衛星）

主要な衛星

太陽系内には多くの衛星が存在するが、特に重要なものをいくつか紹介する。

月

詳細は「月」を参照

地球の衛星・月

地球唯一の自然衛星である月は、太陽系で5番目に大きい衛星である。

• 物理的特徴：
  • 半径：地球の約0.27倍（1,737.1 km）
  • 質量：地球の約0.0123倍（7.34×10²² kg）
  • 密度：3.34 g/cm³

月は地球に大きな影響を与えており、潮の干満や地球の自転軸の安定化に寄与している。

タイタン

詳細は「タイタン」を参照

土星の最大の衛星・タイタン

タイタンは土星最大の衛星で、太陽系で2番目に大きい衛星である。

物理的特徴：

• 半径：2,576 km（地球の約0.4倍）
• 質量：1.35×10²³ kg（地球の約0.0225倍）
• 密度：1.88 g/cm³
• 表面温度：約94 K（-179°C）
• 大気圧：1.45気圧（地球の1.45倍）

特筆すべき特徴：

• 濃密な窒素主体の大気を持つ唯一の衛星
• 表面に液体のメタンの湖が存在
• 複雑な有機化学が進行している可能性
• カッシーニ探査機によって詳細に調査された

タイタンは濃密な大気を持つ唯一の衛星として知られ、その表面には液体のメタンの湖が存在する。

衛星の重要性

衛星は以下のような点で重要な研究対象となっている：

科学的重要性

1. 惑星系の形成と進化の理解
2. 地質活動やプレートテクトニクスの研究
3. 生命の可能性がある環境の探索
   1. エウロパ（木星衛星）の地下海
   2. エンケラドス（土星衛星）の氷噴出現象

実用的重要性

1. 将来の宇宙探査の中継地点
2. 資源供給源としての可能性（水氷、鉱物資源）
3. 人類の居住地としての可能性

研究の歴史

発見の歴史

• 1610年：ガリレオ・ガリレイが木星の4大衛星を発見
• 1655年：クリスティアン・ホイヘンスが土星の衛星タイタンを発見
• 現在：地上望遠鏡や宇宙望遠鏡、探査機による継続的な発見

主な探査ミッション

• アポロ計画：人類初の月面着陸（1969年）
• ボイジャー探査機：木星・土星系の詳細観測
• カッシーニ探査機：土星系の長期観測
• ジュノー探査機：木星系の観測（現行ミッション）

今後の展望

• より高性能な観測機器による新衛星の発見
• 氷衛星探査による地下海の調査
• 月の利用（アルテミス計画など）