衛星からの眺め

SF映画『アバター』の舞台となるパンドラは、巨大な惑星をめぐる衛星である。

衛星の地表からの眺めは、いったいどのようなものだろう? 

当然のことながら、パンドラについては科学的なデータがないので、木星の衛星エウロパについて考えてみることにする。

エウロパについて

エウロパは半径1,565km、月よりも少し小さな天体である(月の半径は1,736km)。 地球から、フィールドスコープなどの地上望遠鏡でも見ることのできる木星の衛星は四つある。 ガリレオ・ガリレイが発見したので「ガリレオ衛星」と呼ばれる四つの衛星のうち、エウロパはいちばん小さい。

エウロパより少し大きなイオ(半径1,821km)はエウロパよりも内側の軌道を回っているため、木星の影響(潮汐力)によって地表は硫黄の火山で覆われている。 最大の衛星(半径2,634km)のガニメデ、2番目のカリスト(半径2,403km)は、硬く凍りついた世界なので、今回は除外した。

エウロパには、どうも海がありそうなのだ。 もちろん、水ではなくてメタンの海だが。 そのため、太陽系の天体の中では(地球を除くと)生命が発生する可能性が高いと考えられている。 詳細は、SF映画『2010年?』(およびその原作)やSFマンガ『ムーン・ロスト』を参照のこと。

惑星のデータ

地球木星土星
半径(km)6,37871,49260,268
太陽の明るさ10.0370.011
アルベド(反射能)0.300.730.77

衛星のデータ

イオエウロパガニメデカリストタイタン
距離(km)384,400422,518672,0251,071,6651,884,5291,227,056
半径(km)1,7361,8211,5652,6342,4032,575
アルベド(反射能)0.07

エウロパから見た木星

エウロパから見た木星

エウロパから見た木星の直径は、地球から見た月の直径の23倍(12度だから、手をいっぱいに伸ばしたときの握りこぶしからはみ出すくらいである)。 面積は540倍となる。

地球から見た月

木星が単位面積あたりに受け取る太陽のエネルギーは月の受け取るエネルギーの27分の一だが、面積が大きいので、エウロパから木星と同じ大きさの月を見たら、地球から見た月の20倍の明るさのはずだ。

それだけでなく、木星の反射率は月の11倍なので、エウロパから見た木星の明るさは、地球から見た月の200倍の明るさとなる。 満月の明るさは太陽の43万分の一だが、エウロパから見た木星の明るさは、太陽の77分の一の明るさである。

つまり、エウロパの昼間の明るさと「満木星」の夜の明るさの差は、地球の昼間と満月の夜の明るさの差とはまったく違うのである。 繁りすぎの林の中のような「昼なお暗い」感じかな。 「満木星」の夜、エウロパの昼の明るさに適応した昼行性の動物も、問題なく行動できるだろう。 もちろん、そういう動物がエウロパで進化したとして、の話だが。

 地球から見た月月から見た地球イオから見た木星エウロパ見た木星ガニメデから見た木星カリストから見た木星タイタンから見た土星
大きさ(°)0.51.919.512.27.64.35.6
大きさ(月=1)13.637.023.214.58.310.7
面積(月=1)113.11370.7538.7211.368.3114.5
明るさ(月=1)155.9528.9207.881.526.313.9
太陽のx分の一430,0007,6853077195604341

1日で満ち欠けする木星

もちろん、エウロパから見た木星が、つねに満月(フル・ムーン)……じゃない、満木星(フル・ジュピター)の状態ではない。 エウロパが木星の周りを公転するにつれて、木星は満ち欠けする。

地球から見た月は、約1ヶ月(29.5日)で満ち欠けする。 エウロパから見た木星は、なんと3日半で満ち欠けするのである。 それだけではない。 木星が見える「位置」も、月とは違うのだ。

地球から見た月は、時間とともに位置が変わる。 これは、地球が自転しているからだ。 また、毎日同じ時間に観測すると、位置が変わっている。月が地球の周りを公転しているため、位置関係が変わるからだ。

日の入り後、三日月は西の空にかかっている。 その約1週間後の日の入り後、上弦の月(半月)になっていて南の空高く昇る。 さらに1週間後、日の入り後に満月が昇ってくる。

木星を回るエウロパ

ところが、エウロパから見た木星は、空の一点にかかったまま、満ち欠けする。 もちろん、木星が見える側(サイド)の話だが。 エウロパの木星側の半球では常に木星が見えるが、木星とは反対側の半球では、木星を見ることはない。

エウロパでは、真の夜行性動物は、木星の反対側(ファーサイド)だけに生息するのではないか。

1日1回、日食?

エウロパから見た木星は、3日半で満ち欠けする。 これはエウロパが3日半で木星を公転しているからだが、エウロパの自転周期も3日半である。 エウロパをはじめ、衛星の多くは常に同じ面を母惑星に向けている。 そのため、自転周期と公転周期が一致しているのだ。

月は29日半で満ち欠けしているので、「月の1日」は地球時間で29日半である。 つまり、昼が15日続き、夜も15日続く。

エウロパの1日は地球時間で3日半なので、昼が42時間半、夜が42時間半、という具合である(地軸の傾きを考えない場合)。 エウロパの木星側では、常に空の同じ場所に大きな木星が浮かんでいる。

夕方には「上弦の木星」、夜中には「満木星」、明け方には「下限の木星」が浮かぶ。 昼になっても、細くなっていく木星が見えるだろう。 そして正午ごろ、「新木星」となるのだが、そのとき、太陽を覆い隠すはずだ。

エウロパの軌道の傾きを考慮しても、太陽とエウロパの間に木星が入ったとき、エウロパは必ず木星の影に入る。

木星の影とエウロパ

85時間に1回の「新木星」のとき、木星が太陽を覆い隠す。 そのとき、エウロパの地表は真っ暗となり、星が姿を現わす。 エウロパの夜は木星の照り返しで薄明るいから、正午の日食のとき、本当の闇となるのだ。

星空は黒い木星で丸く切り抜かれている。 その大きな黒い円の周囲は木星の上層大気を通って散乱する太陽の光で縁取られている。 木星の雲が稲光りで輝くのも見えるかもしれない。

もしもエウロパに知的生物が進化して、ヒトのように信じやすい心を持ったとしたら、木星を信仰の対象とするのではないだろうか。


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Last-modified: 2010-04-11 (日) 00:15:36 (3358d)