火星

I

プロローグ

太陽系内の惑星で、英語名のマーズはローマ神話の戦争の神マルスに由来する。おそらく火星の赤い色が血を連想させるためで、古代中国でも熒惑(けいこく、けいわく)とよび不吉な星とされていた。火星は、太陽から4番目の距離(平均2億2790万km)にあり、686.98日の周期で公転している。質量は地球を1とした場合、0.1074しかなく2番目に小さい惑星である。火星はフォボスとデイモスという名の小さな衛星をしたがえており、2つともクレーターでおおわれている。ちなみに、これらの名もマルスの息子たちの名からつけられた。これらの衛星は、誕生まもない火星によってとらえられた小惑星のような天体であると考えられ、球形ではなく、いびつな形をしている。

II

地球からみた火星

望遠鏡をつかわないとき、火星は明るさの変化する赤い天体としてみえる。地球にもっとも近づいたとき(約5600万km)には、火星は金星の次に明るい天体となる。火星と地球との会合周期(→ 合と衝)は799.9日である。そのため約2年2カ月ごとに最接近をくりかえすが、火星を観測するには、地球からみて太陽の正反対の位置となる衝のときがよい。しかし、火星の軌道面が地球の軌道面に対してわずかにかたむいていることと、地球にくらべ火星の軌道がつぶれた楕円形をしているため、かならずしも衝の日付と最接近の日付は一致しない。

また軌道上のどの位置で接近するかにより、最接近の距離はことなっている。もっとも条件がよい場合、火星と地球は5560万kmまで接近し、視直径(見かけの直径)は25秒にもなる。このようなよい状況は、火星が近日点(→ 近日点と遠日点)にきて、ほぼ衝となる約15年ごとにくりかえされる。だが、火星が太陽の反対側にまわる合の場合は、3億8000万kmも遠ざかるため、視直径は4秒にもみたない。最近では、2003年8月27日に5576万kmという超大接近がおこり、視直径は25.1秒、明るさも-3等星にまでなった。これは21世紀では最大の大接近で、これ以上、火星が接近するのは2287年まではない。

III

火星の外観

火星の自転周期は24時間37分と地球とほぼ同じで、赤道面が自転軸に対し25.19度(地球は23.44度)かたむいているために、地球と同様な昼夜と四季の区別がある。火星の1年の長さは地球の約2倍で、南半球の夏は短くて比較的暖かく、冬は長くて比較的寒冷である。望遠鏡でみると、火星には明るいオレンジ色の領域と、暗くてあまり赤くない領域があることがわかるが、この色は火星の季節によって変化する。

火星の赤い色は表面がひどく酸化しているためである。暗くみえるところは地球の玄武岩に似た岩で構成され、表面が風化し酸化していると考えられている。もっと明るいところは、暗いところの物質と似てはいるがもっと細かく、塵(ちり)くらいの大きさの粒子が多くふくまれた、より風化して酸化した物質からなる。地球にはめずらしい柱石系鉱物のスカポライト(柱石)があちこちでみられる。スカポライトは大気中の二酸化炭素を貯蔵する役割をはたしているのかもしれない。

1

火星の極冠

火星の極地方には二酸化炭素を主成分とする霜か氷でできた明るい極冠がはっきりとみえる。イタリアの天文学者ジョバンニ・カッシーニにより発見された極冠の季節的な変化の観測は、19世紀初めドイツ出身の天文学者ウィリアム・ハーシェルによりはじめられた。秋をむかえた極の上では明るい雲が形成され、この白雲の下で二酸化炭素の霜が秋から冬の間につもる。冬の終わりには極冠は緯度45度くらいまで広がる。春になると白雲がきえて、冬にできた霜の冠が明らかになる。極冠の境界線は、堆積(たいせき)した霜が太陽光によって蒸発するにつれて極のほうへと後退していく。真夏になると北極では二酸化炭素は完全に昇華し、こおった水の層がのこる。一方の南極でも極冠の後退がとまり、中心部分がのこる。

のこった極冠はそのほとんどが二酸化炭素の氷(ドライアイス)でなく、水の氷だと考えられる。極冠の幅は南極では300km、北極では1000kmになる。厚さがどれくらいか正確にはわかっていないが、こおったガスと水蒸気がふくまれており、2kmくらいあるだろう。