惑星
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/06/23 09:42 UTC 版)
宇宙のスケールから見れば惑星が全体に影響を与える事はほとんど無く、宇宙形成論からすれば考慮の必要はほとんど無い。だが、天体の中では非常に多種多様で複雑なものである。そのため、天文学だけでなく地質学・化学・生物学などの学問分野では重要な対象となっている[1]。
惑星の定義
惑星の上限
便宜的に木星質量の13倍以下を惑星、13-75倍程度のものを褐色矮星、75倍以上のものを恒星とする見方がある。実際、理論的上限質量は木星質量の80倍程度である。ただし、こうした質量のみを定義することには議論がある。
恒星の周りの惑星を観測的に検出しようとする場合には、褐色矮星の上限質量以下に見出される天体のうち、褐色矮星候補と惑星候補とを見分ける必要が生じる。そこで、両者を区別するために、進化の途上で重水素熱核融合を起こす可能性のある質量に達していない天体、すなわち「褐色矮星の理論的下限質量にその質量が達していない天体」を惑星と定義してはどうかという提案が2001年に国際天文学連合 (IAU) のワーキンググループから出された。この提案は恒星進化論に基づいた立場からのものといえ、現在に至るまで、暫定定義として便宜的に用いられる場合がしばしばある。
観測的には、4000個を超える太陽系外惑星が発見されている。恒星を観測してみるまでは褐色矮星と惑星のいずれが存在するのか、あるいは存在しないのかは不明であるから、惑星が存在する恒星を選択的に観測することはできない。したがって、特に観測が偏ることなく、惑星とされる天体の他に、褐色矮星と推定される天体も発見されている。しかし、質量ごとの天体数を統計的に見ると、木星質量の20倍をやや超える程度から数十倍までの質量範囲にはごく少数の天体があるだけで、数の分布が2つのグループに分けられることが見出されている。これを惑星形成論の立場から見ると、褐色矮星が分子雲から直接形成されるのに対して、惑星が原始惑星系円盤で固体成分を核として形成されることを反映したものであるとする見方になる。このような惑星形成論的な立場からは、重水素熱核融合の可能性の有無ではなく、観測的な上限質量値（木星質量の20倍をやや超える程度）を惑星質量の上限とする見解が出ている。
21世紀初頭では褐色矮星の形成過程が理論的に見直されつつあり、質量あるいは質量分布のみから褐色矮星と惑星を定義するのではなく、他の要素をも考慮しようとする研究傾向が見られる。一例としては、サイズと組成も加味して区分すべきであるという見通しを示す研究グループがある。また、褐色矮星の理論的下限質量を超える質量の天体が恒星の周りを回っている場合でも、その恒星を巡る天体がさらに存在する場合には、連星系とするか惑星系とするかの定義がなく、褐色矮星と惑星の区分境界がぼやけてくる。
以上のように、低質量の褐色矮星と大質量の惑星との区分を意図した定義は、複数混在している状況にあり、今後新たな定義が合意される可能性もある。本項では、多少の曖昧さを残して「木星質量の十数倍程度よりも低質量」という定義を示したが、本項を含め、各種文献や議論に接する際には、どのような定義を前提としているかに注意する必要がある。
太陽系の惑星の定義
太陽系の場合、太陽と木星との間のギャップは明瞭であり、上限が問題となることはない。しかし逆に、多数の小天体が発見されているため、下限が議論の中心となる。
近代以前、惑星としては、肉眼で天球上を動く様が観察できる7つの天体、太陽、月、水星、金星、火星、木星、土星が数えられた。これは地球は惑星ではなく、宇宙の中心、または土台であると考えられていたためである。
近代に入り、地球も太陽を巡る惑星の一つであると認識され、太陽と月が惑星ではないと認識されるようになった。また天体力学の進展と観測技術の発達により、1781年に天王星、1846年に海王星が発見された。また、1801年に発見されたケレスや翌年に発見されたパラスなども当初は惑星として扱われていたが、火星と木星の間に同様の小天体が次々と発見され、1850年代には惑星の数が20個を超えたことから、それらをまとめて小惑星と呼び、惑星とは区別して扱うようになった。そして1930年には冥王星が発見され、第9番惑星とされた。
この間、惑星と呼ぶべき天体は慣習的に定められてきた。しかし1990年代以降、カイパーベルトが発見され[2]、海王星以遠に冥王星・海王星間に見られるものと類似の共鳴関係をもつ軌道を巡る天体や、質量が冥王星と比較し得る天体（桁違いに質量が異なることがない天体）が相次いで見つかり、これらも惑星と呼ぶべきか否かについて論争が巻き起こった。さらに系外惑星や恒星と惑星の中間的な褐色矮星、また惑星様天体が恒星間に単独で存在する例（放浪惑星）も発見された[2]。そして2005年、冥王星よりも大きな (136199) エリス（仮符号2003 UB313）の発見[2]を契機として、惑星とは何かを定義する機運が高まった。
2006年IAU総会
2006年8月14日から25日までプラハで行われていた第26回国際天文学連合総会にて、Planet Definition Committee（惑星定義委員会）による惑星の定義案が公表された[2]。
惑星の概念を拡張する案（いわゆる12惑星案）
最初に、アメリカのサウスウエスト研究所のアラン・スターンとハロルド・レビソンから出された案[2]では、惑星とは以下の2条件を同時に満たす天体とした。
ここで、共通重心が他の天体の内部にないものは、これを衛星とは見なさず、多重惑星としてその双方を惑星と認めるとの注記も添えられていた。
この定義に基づけば、上記の冥王星を含む9つの惑星以外に、少なくともケレス、カロン（冥王星との二重惑星）、2003 UB313（エリスと命名されたのは総会の翌月である）の3つが惑星となる。およそ直径800 km以上であれば質量の条件を満たすことができると考えられる。このうち、水星から海王星までの8個は
今後の観測によって惑星の条件を満たす可能性のある小惑星が多数あるとされており、以下の12個が挙げられていた。
- dwarf planet としてメインベルト小惑星のパラス、ベスタ、ヒギエア
- pluton としてヴァルナ、イクシオン、クワオアー、2002 AW197、2002 TX300、セドナ、オルクス、2003 EL61（後のハウメア）、2005 FY9（後のマケマケ）
しかしこの定義案には反対意見も多かった。まず、球形とはどこまでの扁平やずれを許容するか線引きの曖昧さが指摘された[2]。また今後発見される可能性のある大型の小惑星や海王星以遠天体も惑星に分類すると、惑星が際限なく増える可能性があるという指摘がなされた。また、冥王星を敢えて惑星とするための基準であり、政治的な意図が含まれているとの批判もあったが、委員会はこれを公式に否定している。
惑星の概念を狭く限定する案（いわゆる8惑星案）
批判を受けて複数の修正案が示された。結果、第3の条件としてスターンとレビソンが追加した[2]以下が加えられた。
- その軌道近くから他の天体を排除しているもの
さらに、第2の条件も「恒星の周囲」が「太陽の周囲」と変更され、ここで定義するものは太陽系天体に限定することが明示された。
この条件において、地球の月や巨大惑星が従える衛星群、また木星のトロヤ群など安定共鳴軌道にある天体は、惑星重力の影響を受け固定的な軌道を取っている。「排除」の意味は、他天体の軌道を変えてはじき飛ばしたり、引力で吸収したり、または軌道を支配したりする状態を言い、衛星などは「他の天体」に含まれない[2]。
討議の結果、上記の3つの条件を満たすものを惑星とする決議案が2006年8月24日13:30 (UT) に賛成多数で採択され、その定義の下で、当初の案で classic planet と定義されていた8個が惑星とされた。惑星が8個であるのは、定義をこの時点で理解されていた太陽系の描像に当てはめた結果に過ぎず、8個のみを惑星と定義しているわけではないことには注意すべきである。ただし、軌道領域に占める天体の質量比を見ると、8個の惑星は5000以上つまり軌道領域上にある他の物質の質量は1/5000以下なのに対し、冥王星・ケレス・エリスは1以下つまり同量以上の物質が軌道領域に存在しており、明らかにこの定義から外れる[2]。 また、この決議案は太陽系に限定されており、太陽系外の天体の種別については、それを惑星と呼ぶことを制限するものではない。
なお、学術用語について学会などが「定義」を明言することは極めて異例で、通常は関連研究者内部で随時提唱されたものが自然淘汰的に決まる。これは、一般言語において、単語の意味を明示的に定義することがないのと同様である（辞書などで、使われる単語の意味を解説することはあるが、それは単語の意味を定義することとは別である）。
また国際天文学連合の公式用語には、それを各国でどのように使用しどのように訳すかについて、強制力はない。
太陽系の惑星
太陽系の惑星は、「太陽系の惑星の定義」に基づき、水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星の8天体とされる。
これら共通の特徴は、ほぼ同一の軌道面にある事、各軌道はほぼ正円である事、外側に行くほど惑星軌道の間隔が広くなる事である[3]。惑星質量をすべて集めても太陽の1/1000程度に過ぎない。しかし、軌道の角運動量は太陽の自転における角運動量の約200倍を示す[3]。
惑星の条件のうち、採択された決議案に追加された、他天体との関係に関する第3項目を満たさない天体は dwarf planet（準惑星。日本語表記についての詳細は後述）と呼ぶ。なお、準惑星、小惑星は呼称に「惑星」が入っているが、惑星ではない。
2016年1月21日、「太陽系の9番目の惑星の存在を示す証拠が発見された」と報じられた[注釈 2]（プラネット・ナイン）。
分類
| 地球型惑星 （岩石惑星、固体惑星） |
水星 | 内惑星 | |
| 金星 | |||
| 地球 | - | ||
| 火星 | 外惑星 | ||
| 広義の 木星型惑星 （大惑星） |
木星型惑星 （巨大ガス惑星） |
木星 | |
| 土星 | |||
| 天王星型惑星 （巨大氷惑星） |
天王星 | ||
| 海王星 | |||
内惑星・外惑星
太陽系の惑星のうち、地球よりも内側にある水星・金星を内惑星、地球よりも外側にある火星・木星・土星・天王星・海王星を外惑星と呼ぶ。この為、地球は内惑星・外惑星のいずれにも分類されない。
惑星が地球を挟んで太陽の反対方向にある状態を衝、太陽と同じ方向にある状態を合と言う。内惑星には衝はなく、また合の位置も、太陽の手前にある内合と太陽の向こう側にある外合の二つの場合がある。
惑星は通常、天球を西から東に移動するように見える。この状態を順行と呼ぶ。逆に東から西へ移動するように見える状態を逆行と呼ぶ。外惑星の場合、地球から見て衝の位置にある時に地球がその惑星を追い越すため、衝の時期に逆行する。内惑星の場合には内合の位置にある時に地球がその惑星に追い越されるため、内合の時期に逆行する。惑星が順行から逆行、または逆行から順行に変わる時にはしばらくの間天球上で動かなくなるように見える。この状態を留と言う。
地球型惑星と木星型惑星
水星・金星・地球・火星は比較的小さく、岩石と金属を主成分としているという共通点があるため、「地球型惑星」と呼ばれる[3]。
それに対して木星・土星・天王星・海王星は、比較的大きく、地球質量を超える大気を持つという共通点がある。このうち、木星と土星はその組成が太陽系形成時の星雲ガスに近く、木星型惑星と呼ばれる。巨大ガス惑星と呼ばれることもある[3]。天王星・海王星は、水の氷のマントルを持っており、天王星型惑星と呼ばれる。その組成と物質の存在形態から巨大氷惑星または巨大固体惑星[3]と呼ぶ場合もしばしばある。
なお、かつて太陽系惑星の1つとされていた冥王星は、水やメタンの氷が主成分で、どちらにも分類されていなかった。
惑星以外の天体
| 恒星（太陽） | ||||||
| 太陽の 周りを 回る 天体 |
惑星 | 地球型惑星 | ||||
| 木星型惑星 | ||||||
| 天王星型惑星 | ||||||
| 準惑星 | ||||||
| 小惑星帯にあるもの （ケレスのみ） | ||||||
| 冥王星型天体 | ||||||
| 太陽系 小天体 |
冥王星型天体以外の 太陽系外縁天体 | |||||
| 小惑星 | ||||||
| 彗星 | ||||||
| 惑星間塵 | ||||||
| 太陽以外の 天体の周りを 回る天体 |
衛星（未定義） | |||||
| ■Portal ■Project ■Template | ||||||
冥王星は2006年までは惑星とされていたが、20世紀末以降の研究の進捗の結果、その性質や成因が他の惑星とは異なるとの認識が深まったため、これとは異なる種類の天体である dwarf planet として再分類されることとなった。
海王星以遠には他にも直径1,000 kmを超えるような大型の天体が発見されており、何度も「第10番惑星発見か?」と報道された。太陽からの距離が冥王星の2倍から20倍という長楕円軌道を公転するセドナ（直径1,700 km）を始め、オルクス（直径1,600km）、クワオアー（直径1,200 km）、エリス（直径2,700 - 3,000 km）などはすべて冥王星並またはそれ以上に太陽から離れた軌道を持つが、2006年8月に示された国際天文学連合第26回総会決議5Aによって、これらのうち最大の2003 UB313（エリス）についても惑星ではないとする公式見解が示された。これらの軌道長半径が30 AU以上、公転周期が166年以上に及ぶ天体は、太陽系外縁天体（TNO）[注釈 3]と総称される。
太陽系外縁天体かつ dwarf planet である天体については、2008年6月11日のIAU執行委員会において plutoidと称することが決定された。
これらに加え、火星軌道と木星軌道の間の小惑星帯などで発見された多数の小惑星[注釈 4]、ガスや塵からなるコマを持つ彗星などがある。惑星と dwarf planet 以外の太陽の周りを回る小さな天体は SSSBs[注釈 5] と総称される。現在は、彗星以外の小惑星（英: asteroid）と太陽系外縁天体などを minor planet（訳語は同じく小惑星）と分類しているが、変更が示唆されている。なお、惑星などの周りを回るものは衛星と呼ばれる。
日本学術会議の対外報告
日本学術会議は、2006年の国際天文学連合総会で決議された惑星やその他の天体の定義などについて、近年明らかになった太陽系の新しい姿や惑星形成に関する理論に基いて「太陽系天体の名称等に関する検討小委員会」で審議し、2007年3月21日までに取りまとめられた最終案を元に、同年4月9日の第35回幹事会で新しい概念の日本語訳やその取り扱いに関する対外報告（第一報告）を、同年6月21日の第39回幹事会で新しい太陽系の全体像や学校教育におけるそれらの扱い方に関する対外報告（第二報告）を了承した。太陽系天体の分類についての国際天文学連合への要望に関する第三報告も作成されたが、前2者とは性格が異なるものであるため対外報告扱いとはなっていない[5]。
第一報告では以下の提言がなされた。
- dwarf planet について
- dwarf planet はその概念にあいまいな部分があり、また別々のプロセスによって形成されたと思われる天体（小惑星帯のケレスとTNOの冥王星やエリス）を同じカテゴリーに含めることは、それらを理解する上で混乱を招く可能性があると指摘されている。
- よって国際天文学連合に更なる検討を求めると共に、学校教育や一般社会では積極的な使用を推奨しない。
- dwarf planet の基準に、直接観測によって比較的容易に判定可能な直径を加える案を検討している（例えば直径1,000km以上とするなど）。
- その上で、dwarf planet の日本語名称が社会的に要請される場合は「準惑星」の使用を推奨する。仮の訳として一時用いられた「矮惑星」は推奨しない。
- 太陽系外縁天体について
- 海王星の外側には無数の小天体が巡っており、冥王星はその一つであったという発見は大きな進歩であり、適切な名称によってそれを明確にする必要がある。
- これらの天体は、従来「エッジワース・カイパーベルト天体」「カイパーベルト天体」「TNO」などと呼ばれ、統一した呼称はなかった。
- そこで、これらの天体及び天体群の名称に「太陽系外縁天体」を推奨する。なお場合によっては「太陽系」を省略してもよい。
- オールト雲は未発見のため、明確に太陽系外縁天体に含まれるわけではない。しかし観測が進むにつれて「外縁天体」の領域は広がると予測されるため、概念としては「外縁天体」の延長と見なされるようになるだろう。
- small solar system bodies について
- dwarf planet の概念にあいまいさが残っているため、small solar system bodies の概念にも曖昧な点がある。また現在使われている「小惑星」「彗星」などの用語との関係についても将来整理されることを前提に、当面使用する和名が必要である。
- それらを念頭においた上で、small solar system bodies の日本語名称に「太陽系小天体」を推奨する。
- 冥王星が代表するTNO（＝太陽系外縁天体）内の新しいサブグループの名称・取り扱いについて
- IAU第26回総会の決議6Aで設定された新しいサブグループの名称として、決議6Bで提案された plutonian objects が否決されたため、国際天文学連合では更に検討を続け、2007年6月に新たな名称について決定する方針である。
- 現在までに1,000個以上の太陽系外縁天体が発見され、また直径1,000km以上の天体も多数含まれていることは、太陽系について理解するために大きな意義を持つ。
- 上記の視点に鑑みて、新しいサブグループの日本語名称に「冥王星型天体」を推奨し、また適切な英語名を国際天文学連合に提案する。
注釈
出典
- ^ a b c d e f g h i j 別冊日経サイエンス167、p.106-117、系外惑星が語る惑星系の起源、Douglas N. C.Lin
- ^ a b c d e f g h i 別冊日経サイエンス167、p.118-125、惑星って何だ?冥王星騒動の顛末、Steven Soter
- ^ a b c d e 井田・小久保(1999)、p.10-13、1.太陽系の姿、太陽系の特徴
- ^ Emily Calandrelli (2016年1月21日). “Astronomers Find Evidence Of A Ninth Planet”. Tech Crunch. 2016年1月22日閲覧。
- ^ [平成19年6月21日 第39回幹事会]
- ^ IAU系外惑星ワーキンググループによる惑星（の上限）の定義 Archived 2012年7月4日, at WebCite
- ^ Christoph Mordasini, Yann Alibert, Willy Benz, Dominique Naef (2007). "Giant Planet Formation by Core Accretion". arXiv:0710.5667 [astro-ph]。
- ^ 井田・小久保(1999)、p.51-54、4.系外惑星、異形の惑星現れる
- ^ 井田・小久保(1999)、p.59-61、5..惑星系形成論、セントラル・ドグマの崩壊？
- ^ a b 井田・小久保(1999)、p.61-62、5.惑星系形成論、動く巨大惑星
- ^ 井田・小久保(1999)、p.62-65、5.惑星系形成論、飛び散る惑星系
- ^ 井田・小久保(1999)、p.65-70、5.惑星系形成論、「汎」惑星形成論へ向けて
惑星と同じ種類の言葉
- >> 「惑星」を含む用語の索引
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