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太陽系の外側 ~知られざるその正体に迫る~

太陽系の外側 ~知られざるその正体に迫る~科学
太陽系の外側 ~知られざるその正体に迫る~

 

太陽系の惑星には、どんな惑星があるかを知っていますか?

「水・金・地・火・木・土・天・海・冥と 学校の理科の授業で習っているので、スラスラと語呂合わせで答えられる人が多いはずです。

では、太陽系の外側にはどんな惑星があるのでしょうか?

太陽系には詳しくても、科学者でもない限り、スラスラと答えられる人はいないのではないでしょうか?

今回は、太陽系の外側にある惑星やどんなものが存在するのかをご紹介します。

 

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人類はさまざまな科学技術で活動範囲を広げてきた

私たち人類が誕生してから今日に至るまで、活動範囲は地球と月の2つに限られてきました。

しかし、人類が作成した探査機を含めると、活動範囲はかなり大きく広がるのです。

例えば、太陽表面からわずか1,000万キロメートルの距離にまで接近することができるパーカー・ソーラー・プローブや、もう2度と太陽系に戻って来ないような軌道を持つボイジャー1号と2号があります。

これらは全て私たち人間が作成し、打ち上げたものになります。

このようにして、いろいろな科学技術の力を使って、人類は活動範囲を広げてきたのです。

 

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太陽系を脱出するためには何が必要になるのか

太陽系を脱出するためには、まず太陽の強大な重力に勝たなくてはならないのです。

理論的上、その重力を振り切って2度と太陽に戻って来ないような軌道を描くことができれば、太陽系を脱出することが可能になるのです。

ある天体対してその重力を振り切るために必要なエネルギーを、速度で表現することが一般的であり、その速度を脱出速度と言います。

脱出速度は天体の質量の2分の1乗に比例し、天体の重心からの距離の2分の1乗に反比例します。

例えば、地球表面から地球を脱出するためには、秒速11.2キロメートルが必要です。

それに対して、太陽系を脱出するためには地球軌道上から秒速42.1キロメートルが必要になるのです。

フルマラソンが42.195キロメートルですから、その距離を1秒で進む速さと同じぐらいで進むことができれば、太陽系からの脱出が可能になります。

そして、地球自体の公転の速度や地表から地球を脱出するために必要なエネルギーを考慮すると、太陽系を脱出するためには地球表面から秒速16.7キロメートルのエネルギーが必要な計算になります。

どちらにしても、1秒で何十キロメートルも進まなくてはならないのには変わりありません。

ものすごく短い時間で超高速なスピードが要求されることが分かります。

 

スイングバイとはどんな手法なのか

現状、人類は地球を脱出するのでさえ、相当な苦労を重ねてきていますが、そこからさらに太陽系を脱出するためにもっと苦労や多くの研究を重ねなければなりません。

その中で人類はスイングバイという手法を発明しました。

スイングバイとは天体の重力を利用して軌道を変更する技術で、これを利用すると燃料を使わずに、まるで砲丸投げのように加速することが可能となるのです。

例えば、太陽系を脱出する軌道にあるボイジャー1号と2号の場合、木星と土星の強大な重力を利用して加速することで、太陽系を脱出するためのエネルギーを得ることに成功しました。

 

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ボイジャー1号と2号は現在いずこに

さて、40年以上前に打ち上げられた2つのボイジャーは、今はどうなっているのでしょうか。

2021年現在、太陽からの距離はボイジャー1号が約230億キロメートル、2号が約190億キロメートルに位置しているのが観測されています。

また、太陽系内の距離は太陽と地球の平均距離を1として、AU(天文単位)と表現することが多いです。
1天文単位は、約1憶5,000万キロメートルを指します。

それなので、ボイジャー1号は約150AU、2号が約130AUに存在していることになります。

その距離は今後も伸び続け、人類や地球が消滅したとしても、宇宙空間を漂う人類からのボトルメールのようにボイジャーは漂流し続けることが予想されているのです。

何か神秘的な感じもしますし、孤独や悲しみを感じさせる気もします。

 

太陽系の外側を求めて

太陽系の惑星の中で最も外側に位置する惑星である海王星の軌道を過ぎると、カイパーベルトという領域に辿り着きます。

ここは、1兆個を超える数の天体が太陽を取り囲むように存在しているエリアです。

さらに太陽からの距離が50AUに到達すると、天体の量が急激に減少する現象が起きており、それをカイパークリフと呼んでいます。

太陽は常に電離した粒子である太陽風が、星間物質や銀河系の磁場と衝突して完全に混ざり合う領域があり、それをヘリオポウズと呼びます。

ヘリオポウズは、太陽から約120AUの位置であると考えられています。

2,000AUから10万AU付近にかけて、オールトの雲が存在すると言われています。

そこを抜けると、太陽の重力がほとんどないエリアにやっと辿り着くのです。

太陽から約10万AUであり、約1.6光年の距離に来て、太陽系の外側に辿り着くというわけです。

満天の星空が永遠と続いているエリアが、太陽系の外側の正体だったのです。

 

いかがでしたか?
太陽系の外側に出るためには、約10万AUもの距離を進まなくてはならないのです。そこを出ると、きっと私たちが見たことのない数の星たちが広がっていることでしょう。私たちの想像をはるかに超える美しさであることは間違いないはずです。いつか探査機を使えば、その場所を見れるようになる日も近いかもしれません。

 

参考 : solarsystem.nasa, wikipedia, など

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