海王星の表面はどのようになっているのでしょうか?

2016年4月22日

by Matt Williams , Universe Today

海王星の最上層である「表面」は、太陽系の中でも最も乱れていて活動的な場所の一つである。 Credit: NASA/JPL

ガス惑星(または氷惑星)である海王星には、固体の表面はありません。 私たちが長年にわたって写真で見てきた青緑色の円盤は、実はちょっとした錯覚なのです。 私たちが見ているのは、非常に深いガス雲の頂部であり、それが水やその他の溶けた氷となって、ケイ酸塩岩とニッケルと鉄の混合物でできた約地球サイズのコアを覆っている。 人が海王星に立とうとすると、気体の層を通って沈み、下降するにつれて温度と圧力が上昇し、最終的には固体のコアそのものに降り立つことになります。 とはいえ、海王星にも(他のガス惑星や氷惑星と同様に)表面のようなものがあります。これは天文学者によって、大気中の圧力が1バールに達する地点と定義されています。

組成と構造:

平均半径24,622±19kmの海王星は、太陽系内で4番目に大きな惑星です。 しかし、質量は1.0243×1026kg(地球の約17倍)で、天王星を抜いて3番目に重い惑星である。

天王星と同様に、海王星の青さは大気中のメタンによる赤色光の吸収によるものですが、海王星の方がより濃く鮮やかです。

海王星の内部構造は、天王星と同じく、ケイ酸塩と金属からなる岩石質のコア、水、アンモニア、メタンの氷からなるマントル、水素、ヘリウム、メタンガスからなる大気に分かれています。

海王星の大気は、最も内側にある高度に応じて温度が下がる下部対流圏と、高度に応じて温度が上がる成層圏の2つの領域が中心となっています。

大気:

海王星の「地表」は、水素が約80%、ヘリウムが約19%で、微量のメタンが含まれている。 また、表層には高度や気圧に応じて組成の異なる帯状の雲が徘徊している。 上層では、メタンが凝縮するのに適した温度と、アンモニア、硫化アンモニウム、硫化水素、水からなる雲が存在するような圧力条件になっている。

理由は不明だが、この惑星の熱圏は約750K(476.85℃/890°F)と異常に高温である。

海王星は太陽から遠く離れているため、紫外線による発熱ではなく、大気と磁場中のイオンとの相互作用や、内部からの重力波が大気中で消滅するなど、別の発熱メカニズムが考えられます。

海王星は固体ではないため、大気は差動回転しています。 広い赤道域は約18時間の周期で回転しており、これは惑星の磁場の16.1時間の回転よりも遅い。

この差動回転は太陽系内の惑星の中で最も顕著であり、その結果、緯度方向に強い風のシアーが生じ、激しい嵐が発生します。

最初に発見されたのは、13,000×6,600kmの巨大な高気圧性の嵐で、木星の大赤斑に似ています。 この嵐は「大暗斑」として知られていますが、5年後の1994年11月2日にハッブル宇宙望遠鏡が探しても発見されませんでした。

「スクーター」とは、「大暗斑」よりもさらに南に位置する白い雲の集まりで、もう一つの嵐です。 この愛称は、1989年のボイジャー2号の遭遇までの数ヶ月間に、大暗斑よりも速い速度で移動する雲群が観測されたことから生まれました。 小暗斑は、1989年のボイジャー2号の遭遇時に観測された嵐の中で、2番目に強い南のサイクロン状の嵐である。

内部の熱:

天文学者の間でもまだはっきりとした理由はわかっていませんが、海王星の内部は異常に高温です。 海王星は天王星よりもはるかに太陽から遠く、太陽光を受ける量が40%も少ないにもかかわらず、表面温度はほぼ同じです。 実際、海王星は太陽から取り込んだエネルギーの2.6倍のエネルギーを放出している。

この大量の内部熱と宇宙空間の寒さが相まって、大きな温度差が生まれます。

この大量の内部熱と宇宙空間の冷たさが、大きな温度差を生み、海王星の周りに風が吹き荒れます。 木星の最大風速は500km/h以上にもなります。 これは、地球上の最強のハリケーンの2倍の速度である。 しかし、海王星に比べれば大したことはない。

海王星の奥深くには、実際に固体の表面があるかもしれません。 ガスと氷の惑星である海王星の最深部には、地球とほぼ同じ質量の岩石の領域があると考えられています。 しかし、この領域の温度は数千度もあり、岩石を溶かすのに十分な温度です。

つまり、人が「海王星の表面」に立つことはもちろん、その上を歩くこともできないということです。

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