木星の特徴を5分でつかむ
木星は、太陽から数えて5番目の惑星で、太陽系でいちばん大きな惑星です。ガス惑星なので、地球のように降り立てる地面はありません。中身はほとんどが水素とヘリウムで、深く潜るほど濃く、熱く、強く押しつぶされていきます。体積は地球の1,300個分以上あります。それなのに、自転にかかる時間は約9時間56分と、惑星の中でいちばん短いのです。太陽を1周するには、地球の時間で12年近くかかります。
ほかの数字もスケールが違います。表面にはしま模様の雲が広がり、地球より大きな嵐があり、惑星の中で最も強い磁場を持っています。細いリングもあり、確認されている衛星は90個以上にのぼります。そのうち大きな4つは、1610年にガリレオ・ガリレイが見つけました。2016年7月からは、NASAの探査機ジュノー（Juno）が木星のまわりを回り、雲の下のようすを調べています。衛星について詳しく知りたい方は、まとめ記事の木星の衛星もどうぞ。
科学的にはどうなのか
大きさ・重さ・太陽からの距離
木星の赤道での直径は約14万3,000kmで、地球のおよそ11倍です。質量は地球の約318倍で、太陽系のほかの惑星をすべて足した重さの約2.5倍になります。それでも太陽の質量の約1,000分の1にすぎません。軽いガスでできているため、平均密度は1立方センチメートルあたり約1.3gで、地球の4分の1ほどです。
自転が速いので、木星は少しつぶれた形をしています。赤道まわりの直径は、極から極までの直径より約9,000kmも長くなっています。太陽からの平均距離は約7億7,800万kmで、地球と太陽の距離の約5.2倍です。太陽の光が届くまでに約43分かかり、明るさは地球での約27分の1になります。
何でできているのか
木星の大気は、分子の数で数えると、約90％が水素、約10％がヘリウムです。太陽とよく似た組成で、ここにメタン、アンモニア、水蒸気などがわずかに混じります。目に見える雲は大気の高いところにある薄い層で、いちばん上はアンモニアの氷の粒でできています。雲の上端の温度は約マイナス145℃です。
下へ進むと圧力がどんどん高くなり、水素は液体のようにふるまい、さらに深いところでは電気を通す金属のような状態になると考えられています。この金属水素が動くことで、木星の強い磁場が生まれるとされています。いちばん中心に何があるのかは、まだ研究の途中です。以前は、岩石と氷でできた小さくて固い核を想像するモデルが主流でした。ところがジュノーの重力測定は、重い元素が上の水素へゆるやかに混ざり合う「薄まった核」のような姿を示しています。中心付近の温度は、2万℃を超えると見積もられています。
しま模様、嵐、大赤斑
木星のしま模様は、ガスが上昇する明るい「帯」と、下降する暗い「縞」が交互に並んだものです。その境目には、時速数百kmにもなるジェット気流が吹いています。嵐はこの境目にできやすく、何年も続くものも少なくありません。
最も有名な嵐が大赤斑です。反時計回りに回る高気圧の渦で、幅は地球よりも大きくなっています。1830年代から続けて観測されていますが、ここ数十年は少しずつ小さくなってきました。歴史や仕組みは、記事大赤斑で説明しています。ジュノーは、両極でも予想外の光景を見つけました。北極には1つの渦のまわりを8つの渦がとり囲み、南極には1つの渦のまわりを5つの渦がとり囲んでいたのです。
磁場とリング
木星の磁場は、惑星の中で最強で、地球の約2万倍の強さがあります。荷電粒子を閉じこめて強い放射線帯をつくるため、探査機は厚い遮へいで電子機器を守らなければなりません。両極ではオーロラも光り、地球のものよりずっと明るいことが知られています。
木星にはリングもありますが、細くて暗く、氷ではなく細かい塵でできています。見つけたのは1979年のボイジャー1号でした。塵は、小さな内側の衛星に流星物質がぶつかって飛び散ったものだと考えられています。
衛星
確認されている衛星は90個以上で、小さくて遠い衛星が見つかるたびに数が増えています。大きな4つのガリレオ衛星は、それぞれが独立した世界です。イオは、知られている天体の中で最も火山活動が活発です。エウロパは、氷の下に塩水の海を持っています。ガニメデは太陽系で最大の衛星で、水星よりも大きく、独自の磁場を持つことが知られている唯一の衛星です。カリストは、クレーターだらけの古い氷と岩石の世界です。詳しくは、まとめ記事の木星の衛星をご覧ください。
NASAの探査機ジュノー
ジュノーは2011年8月5日に打ち上げられ、2016年7月に木星の周回軌道に入ったNASAの探査機です。太陽光で電気をつくる3枚の大きなパネルを持ち、細長い楕円軌道で木星の雲の上すれすれを数週間おきに通り、またはるか外へ戻っていきます。放射線から守るため、デリケートな電子機器の多くはチタンの壁でできた箱に収められています。
ジュノーは、重力、磁場、大気の深部から出てくるマイクロ波を測ります。これによって、雲の下を「透かして見る」ことができます。これまでの主な成果は次のとおりです。
- 核は小さな固い球ではなく、薄まって広がった構造に見える。
- ジェット気流は約3,000kmの深さまで達し、予想よりずっと深い。
- 両極に巨大な渦がまとまって並んでいる。
- 大気中の水の量が、以前の推定より多い可能性が示され、木星の成り立ちを考える手がかりになっている。
最初の目標を達成したあと、ミッションは延長され、衛星への接近観測も行われました。2021年にガニメデ、2022年にエウロパ、2023年12月と2024年2月にイオへ近づいています。カラーカメラのジュノーカム（JunoCam）は、一般の人が撮影対象の選択や画像処理に参加できるように作られ、多くの美しい写真が市民の手で仕上げられました。木星の氷の衛星を調べるために、ESAのJUICEとNASAのエウロパ・クリッパーという探査機が続いて打ち上げられています。
SF作品での登場例
木星は、古典SFでおなじみの舞台です。アーサー・C・クラークの『2010年宇宙の旅』（2010: Odyssey Two、1982年）では、エウロパの海をあたためるために、木星が小さな第2の太陽に変えられ、人々は「ルシファー」と呼びます（小説の結末に触れています）。アイザック・アシモフの少年向け小説Lucky Starr and the Moons of Jupiter（1957年）は、主人公が木星の衛星へ向かう物語です。SFでは、木星は外側の太陽系への大きな玄関で、本当の目的地は衛星、という描かれ方がよく見られます。現実でも、生命にやさしい環境を探す科学者の関心は、木星そのものより衛星に集まっています。
よくある誤解
- 「木星は失敗した恒星だ」 太陽と同じ主成分でできていますが、ふつうの水素の核融合を始めるには、木星の約80倍の質量が必要です。木星は軽すぎて、太陽にはなれません。
- 「着陸できる」 固い地面はありません。深く沈むほどガスは濃く熱くなり、探査機は押しつぶされてしまいます。
- 「大赤斑はずっと同じ姿だ」 大きさや色は時代によって変わってきました。きちんと測られるようになってからは、小さくなっています。
- 「木星はすべての彗星を防ぐ盾だ」 木星の重力が彗星を引きこんだりはじき飛ばしたりするのは事実で、1994年7月にはシューメーカー・レヴィ第9彗星の破片が衝突しました。ただし、守ってくれる用心棒のような単純な話ではないと考えられています。
- 「リングがあるのは土星だけだ」 木星、天王星、海王星にもリングがあります。木星のものは細くて暗いだけです。
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木星の衛星：4つのガリレオ衛星と多くの小さな衛星。なぜエウロパとイオが注目されるのかがわかります。
大赤斑：嵐が何年続いてきたのか、なぜ小さくなっているのか、ジュノーが内部で何を測ったのかを説明しています。
