太陽系の惑星に関する基礎知識。水に浮くほどに密度が低くて軽い惑星があるの?

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★科学★
問題:2006年(平成18年)、天文学者たちの同業者組合である国際天文学連合の総会で惑星の定義をきめる議論があったそうです。8月24日に結論が出ます。いままで9番目の惑星とされていた冥王星が準惑星に降格し、太陽系惑星リーグは8チームで構成されることになりました。ご存じのとおり、水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星ですね。
■材質でわけると、水星・金星・地球・火星の4つは近いそうです。地球型惑星と呼ばれます。岩石惑星・固体惑星とも呼ばれます。木星・土星の2つは木星型惑星、あるいは巨大ガス惑星と呼ばれます。天王星・海王星の2つは天王星型惑星、あるいは巨大氷惑星と呼ばれるそうです。
■本日は、地球とその仲間である8つの惑星についての基礎知識クイズです。次の中で正しい記述はどれでしょうか? (正解は複数かも)
[い]火星の質量は地球の0.6倍ほどである
[ろ]いちばん外側を周回する海王星は165年ほどかけて太陽を1周する
[は]密度が低くて水に浮いてしまう惑星が3つある
[に]いちばん密度が高いのは地球である
[ほ]全惑星のうち、いちばん自転周期が長いのは土星である
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ろ]と[に]が正しい
説明:[い]火星の質量は地球の0.6倍ほどである(×)
■正しくは、「地球の0.11倍ほどである」だそうです。赤道付近の半径は地球が6378km、火星は3396kmとのこと。地球の半分よりちょっと大きいぐらいです。ということは、体積では1/8より少し大きいわけですね。
□さらに平均密度が3.93g/立方cmで、地球の5.52g/立方cmに比べて低くなっています。で、地球のわずか11%ぐらいしか質量はないらしい。では、火星の表面での重力は地球の11%ぐらいなのかというと、そうでもないですね。40%ぐらいあるそうです。
□そういえば、月の質量は地球のわずか1.23%しかないそうです。でも月面での重力は地球の16.5%ぐらいとのこと。初めて月面着陸したアポロ11号のときに、「地球の1/6の重力だ」と繰り返し説明していました。
□逆に質量が地球の17倍以上ある海王星の赤道付近での重力は地球の111%ぐらいとのこと。天体表面での重力は天体の質量が大きいほど大きくはなりますが、単純な比例関係ではなさそうですね。
[ろ]いちばん外側を周回する海王星は165年ほどかけて太陽を1周する(○)
■海王星の1年は長い。165年です。海王星に植民地ができたとして、ほとんどの人は1歳にならないうちに死んでしまうわけかな。地球暦では100歳の人も、海王星暦では0.6歳です。
□海王星の太陽からの平均距離は地球の30倍ほどあるとのこと。軌道の長さだけで考えると30年ほどで1周してもよさそうですけど、そういうものでもないらしい。
□ちなみに、天王星は約84年の公転周期。土星は約30年、木星は約12年、火星は約687日、金星は約225日、水星は約88日で太陽のまわりを1周するそうです。
[は]密度が低くて水に浮いてしまう惑星が3つある(×)
■正しくは、「1つだけである」だそうです。唯一、水に浮く惑星は土星だそうです。平均の密度が0.69g/立方cmしかないとのこと。大きなプールをつくって水を張って放り込むと、プカプカ浮かぶらしい。
□いわゆるガス惑星だそうです。地球や月などのような「地表」はないらしい。ガスが立ちこめているだけとのこと。内部に入るにつれてガスの圧力が増し、中心部近くではガスが圧力によって液状化しているらしい。さらに内部では水素が液体金属状態になっており、一番中心には岩石や金属、氷物質などでできた中心核が存在する…と推測されています。
□土星は地球の10倍弱の赤道半径があるとのこと。でも、よく考えると不思議です。地表がないのに、どこからどこを測って6万268kmの赤道半径としたのでしょうか? Wikipediaによると、ガスの圧力が1バールになる地点を仮の地表と定め、そのサイズを測ったようです。
□なお、1バールはほぼ1気圧らしい。ヘクトパスカルが登場する前は気圧の単位として1013mb(ミリバール)などという発音をよく耳にしました。1013mb=1気圧と習ったような気がします。なぜこんな半端な数値なのかは、忘れてしまいましたけど。
[に]いちばん密度が高いのは地球である(○)
■水星から火星までの4つの惑星は、比較的密度が高いようです。中でも地球は平均密度が5.52g/立方cmでいちばん高くなっています。密度だけを比較すると次のようになるらしい。
---地  球 5.52g/立方cm
---水  星 5.43g/立方cm
---金  星 5.24g/立方cm
---火  星 3.93g/立方cm
---海 王 星 1.64g/立方cm
---木  星 1.33g/立方cm
---天 王 星 1.27g/立方cm
---土  星 0.69g/立方cm
[ほ]全惑星のうち、いちばん自転周期が長いのは土星である(×)
■正しくは、「金星である」だそうです。金星は自転周期が約243日もあるらしい。公転周期が約225日です。太陽のまわりを1周し終わっても、まだ自分自身は1回転していないことになります。変なの。
□水星も自転周期が長いようです。約59日とのこと。こちらの公転周期は約88日です。火星は地球とほぼおなじの約25時間が自転周期です。それより遠い惑星は自転周期は短くなっています。木星が約9.9時間。土星は約10.6時間。天王星は約17時間。海王星は約16時間だそうです。
◆参考*1:雑誌「個性派ぞろいの惑星たち」Newton (ニュートン) 2009年 04月号52~53頁、ニュートンプレス
◇*2HP「木星型惑星 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%82%B9%E6%83%91%E6%98%9F

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この記事へのコメント

ねこのひげ
2011年04月06日 11:26
子供の頃、学研の学習誌でプールに土星が浮いている漫画が載っていたのを思い出しました。
ねこのひげ様<素町人
2011年04月06日 12:58
コメントをありがとうございます。

 ハハハ。学習雑誌にそんな漫画があったのですか。面白いですね。
 土星のほうが地球よりもはるかに大きいので、土星を浮かべるプールはいくら頑張っても地球上には作れないのかな。
(^^;)

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