海王星

I

プロローグ

太陽系の中で4番目に大きく、太陽からもっともはなれた8番目の距離にある惑星。海王星よりも外側には準惑星の冥王星やエリスなどをはじめとする太陽系外縁天体が広がっている。英名のネプチューンはローマ神話における海神ネプトゥヌス(ギリシャ神話ではポセイドン)から名づけられた。太陽からの平均距離は45億440万kmで、ほとんど真円軌道(離心率0.009)をえがいて公転している。海王星の外側の軌道をまわっている冥王星は、離心率が0.249ときわめて大きい。そのため、冥王星は1979～99年まで海王星の内側の軌道をまわっていた。→軌道の「軌道要素」

直径は約4万9528kmで、地球の約3.8倍あり、体積は地球の約58倍、質量は約17倍で、平均密度は地球の約0.3倍(水の約1.7倍)である。かつての惑星形成理論では、海王星は天王星とともに、ここまで大きく成長するには太陽系の年齢に匹敵するほど時間がかかるといわれていたが、最近では現在の軌道よりもっと内側で形成され、その後、現在の場所まで移動してきたのではないかと考えられている。海王星のアルベド(光の入射に対する反射の割合)は高く、当たった光の約84%を反射する。自転周期は約16時間、太陽をまわる公転周期は約164.78年である。

海王星の平均等級(→ 等級)は7.9等級なので肉眼ではみえないが、望遠鏡をつかうと、表面にこれという特徴のない緑がかった青色の円盤がみえる。

II

予測された存在

海王星の発見は数理天文学の勝利というべきものであった。以前より、天王星の軌道にみられる摂動は、未知の惑星の影響によるものであると考えられていた。1845年に、イギリスの天文学者ジョン・クラーチ・アダムズが、その新惑星の位置を算出したものの、彼の研究は重要視されず発見にはいたらなかった。翌46年に、フランスの天文学者ウルバン・ジャン・ジョゼフ・ルベリエも同じような結果をみちびきだし、ドイツの天文学者ヨハン・ゴットフリート・ガレが、ルベリエの予測位置から1度以内の所に海王星を発見したのだった。

III

大気

海王星の表面温度は約-220°Cで、太陽に16億km近い天王星とほぼ同じである。したがって、海王星の内部にはなんらかの熱源があると推測されている。大気はほとんどが水素でできており、ヘリウムとわずかなメタンがある。このメタンが太陽光のうちの赤色光を吸収するために、海王星は青色にみえる。

1989年に惑星探査機のボイジャー2号の接近観測により、海王星の大気中で、大黒斑(大暗斑ともいう)、小暗斑、スクーターといった特徴のある大気の運動が発見された。南緯20度付近にあり、楕円形(だえんけい)をした大黒斑は、高気圧性の暴風と考えられている。海王星の自転周期と同じ速度でうごき、長径2万1000kmと地球よりも大きい。一方、南極に近いところに発見された小暗斑は、低気圧性の巨大な暴風で、時速約2000kmの風にながされ、5時間40分で海王星をまわっている。太陽エネルギーの恩恵が少ない海王星で、なぜ、このように大規模な大気の運動がおこるのかは、じつはよくわかっていない。青白くみえるスクーターは南半球にあり、大規模な渦巻雲と推測されていて、雲頂温度は約-220°C。海王星の磁気軸は、自転軸から50度かたむいたところにあり、磁場のようすは複雑なため、いろいろな場所にオーロラが出現する。

IV

核(コア)

ボイジャー2号は、海王星に岩石と金属でできたと思われる核(コア)が存在することも確認した。核の直径は約1万4000kmと推定されているが、これはガスが主成分である木星型惑星としてはきわめて大きなものである。その核の周りをこおった水やメタン、アンモニアでできた氷のマントルが厚さ1万～1万5000kmでおおっている。そのため、木星型惑星のひとつであるが、天王星とともに巨大氷惑星と分類されることもある。