１．太陽系の中の地球 a. 太陽系の構成と形成過程 太陽系の概観（図：太陽系） 太陽系は太陽、惑星、衛星から成る 惑星は全部で8個 地球は3番目の惑星 太陽系の特徴 惑星、衛星の公転軌道は、ほぼ共通の平面内にある 全ての惑星が同じ向きに公転 自転軸は公転の平面にほぼ垂直（天王星は例外） 自転の向きも、金星と天王星を除いて同じ このような構造は、太陽系の形成過程を反映 Q. 冥王星について、知るところを述べよ [参考] 惑星の見直し 惑星の候補として2003UB313が発見されたのを契機に見直され、 「太陽を回り、重いために球状で、近くに衛星以外がない天体」 と定義された（2006年8月、国際天文学連合）。 冥王星は、類似の天体が近くにあるため、惑星でなく矮惑星とされた （冥王星は直径が約2300kmで、軌道が海王星と交差。外来起源か？） Q. 大きな惑星は何故球状になるか？
太陽系の形成過程（図：太陽系の形成） 太陽系は、星間物質（星間雲；ガスや塵）が集積して形成された 集積の原動力は重力（万有引力） 星間物質は、相互作用で運動をそろえ、全体が流体的に 集積が進むと、全体がもつ平均的な回転が強調される 回転は、おそらく銀河系宇宙全体の回転を反映 集積とともに、回転は早くなる；角運動量の保存則 回転方向にある物質は、重力が遠心力と釣り合って、集積がとまる 回転と垂直な方向では、集積が継続する。 物質の分布は、回転方向に伸びて、平べったくなる 中心部に星間物質が凝集して、太陽が生まれた 局所的な凝集によって、惑星が生まれた 凝集が始まると、重力が大きくなって凝集が更に進んだ 凝集する物質は、太陽に近い側で公転が早いので、自転が生じた 凝集によって、惑星は高温になった 太陽系は、約46億年前に、数千万年程度の期間で形成された Q. この形成過程をまとめて、以下のことを説明せよ 1) 惑星は何故ほぼ同一平面内に存在するか 2) 惑星は何故同一方向に公転するか 太陽系外惑星 宇宙には我々の太陽系以外にも、似たような恒星と惑星のシステムがある 1995年に最初に発見されて以来、120個位の惑星が見つかっている 検出の方法は恒星と惑星の相対運動；ドップラー・シフトなどで見る 恒星と惑星を直接分離して見ることはできない
惑星の分類 惑星のデータ
惑星 平均距離 公転周期 直径 平均密度 衛星の数 106 km 年 km g/cm3
水星 58 0.24 4878 5.4 0 金星 108 0.61 12104 5.2 0 地球 150 1.00 12756 5.5 1 火星 228 1.88 6794 3.9 2 木星 778 11.86 143884 1.3 28 土星 1427 29.46 120536 0.7 30 天王星 2870 84.02 51118 1.2 21 海王星 4497 164.77 50530 1.7 8
Q 表を見て、惑星を2つのタイプに分類せよ 分類 地球型惑星：水星、金星、地球、火星；小さくて、平均密度が大きい 木星型惑星：木星、土星、天王星、海王星；大きくて、平均密度が小さい
惑星の構造（図：惑星の構造） 地球型惑星は、岩石と金属鉄からなる。大気はあっても薄い 木星型惑星は、岩石と金属鉄のまわりを、HやHe等の固体が囲む HとHeは金属に、H2OやCO2等は氷に 惑星の固体部分のまわりは、HやHeなどの厚い大気と海 天王星、海王星は、木星型であるが、大気と海はやや薄い 注意：宇宙空間には、H、Heの量が他の元素に比べて圧倒的に多い H 80%, He 15%, その他 5% Q. 地球型惑星と木星型惑星は、平均密度が何故違うか？ 惑星の形成過程と構造のタイプ 惑星の集積過程では、岩石や金属鉄などの重い物質が成長の核に HとHeなどの軽元素は、重力と温度によって、保持の可能性が決まる 惑星が大きいと、重力が強くなり、軽元素が保持される 温度が高いと、気体分子は運動が活発で、重力を振り切って逃げる 木星型惑星は大きく、低温なので、多くの軽元素を含む 平均密度は小さくなる 天王星、海王星は、HとHeの保持力が木星や土星ほど強くない 地球型惑星は小さく、高温なので、軽元素を逃がしてしまう 平均密度が大きくなる 集積とともに重力が増すので、成長の差は更に助長される 低温の木星型惑星と、高温の地球型惑星の差は、増大する 重力の大きさを反映して、木星型惑星は地球型惑星より多くの衛星をもつ Q. 小さな条件の差は、どのようにして大きな構造の差を導くか？