地球の密度と木星の重力

私たちが住んでいる地球は岩石惑星ですが、太陽系の惑星で最も密度が高いことを知っていますか？

その理由は、簡単に言えば地球の中がギュウッと詰まっているから。

月の重力を他の衛星と比較してみて判明したことでも書いているように、密度が高いということは表面重力も高いということ。

それなら他の惑星はどのくらいの密度でどのくらいの重力なのか・・・

特に太陽系最大の木星は地球の11倍の大きさですが、重力はどのくらい大きいのだろうかが気になります。

今回は地球の密度からイメージする木星の重力について調べてみました。

岩石惑星とガス惑星で明かに違う密度

太陽系の惑星は8個ですが、水星、金星、地球、火星は金属や岩石で出来た岩石惑星、木星、土星、天王星、海王星は基本ガスで出来たガス惑星となっています。

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それらの惑星の組成を比較するために一覧表を作ってみたのでご覧ください。

判り易くするために全ての数値は地球を1として掲載しています。

太陽系惑星の直径と質量と密度と重力一覧

これらを見ると大きさや質量から見てガス惑星の重力が以外と小さいことが分かりますよね。

特に木星は大きさにして地球の11倍、質量にいたっては300倍以上もあるのに、表面重力は地球の2.5倍しかありません。

土星、天王星、海王星にいたっては地球とあまり変わらないくらいの表面重力です。

コレは密度が関係しており、惑星の大きさに対してどれだけ密度が高いかで表面重力は決まります。

つまり天体の重力は質量が大きいほど大きくなりますが、密度が小さな天体は中心からの距離が遠いとそれだけ表面の重力は小さくなり、木星の表面重力が地球の約2.5倍しかないのは密度が小さい上に中心からの距離が遠いことが要因です。

極端な例で言えば、中性子星やブラックホールのような超大質量、超高密度な天体は質量の割には小さいが表面重力はとんでもなく大きくなります。

密度の違いは構成している元素で決まる

惑星の密度に差が出るのは構成している元素にあります。

地球の密度が高いのはそれだけ密度が高い元素で構成されているからで、全体の9割は、鉄、マグネシウム、酸素、ケイ素、で占めているといいます。

水星や金星も地球と同様に密度が高いのは同じ理由によります。

太陽系の岩石惑星である、水星、金星、地球、火星はこのような高密度の元素で構成されているのに対して、木星、土星、天王星、海王星は主な元素が水素とヘリウムといった密度の小さい元素で構成されているので惑星全体が低密度となっているのです。

身近なもので例えるなら岩石惑星はゴルフボールでガス惑星はバレーボールってところでしょうか。

よく土星は水に浮かぶほど軽いといわれていますが、それだけ低密度ということですね。

地球の密度が高いのは太陽風が原因

では何故、同じ太陽系内でも惑星によって密度に差が出るのか・・・

それは太陽系の惑星の形成過程での太陽風が影響しています。

太陽風は惑星の大気を剥ぎ取る作用があるといわれているくらい軽い元素は吹き飛ばされやすいとされています。

太陽系誕生時に太陽風により水素やヘリウムといった軽い元素がより遠くに吹き飛ばされ、太陽に近い位置には鉄をはじめとした重い元素が残されます。

また、太陽に近いほど温度が高くなり、水素やヘリウムといった気体分子は温度が高いとそれぞれの運動が活発になり重力を振り切って逃げやすくなります。

そのため水素やヘリウムといった気体分子は太陽から遠くてより重力の大きな惑星にたどり着いたと考えられています。

このように太陽系が岩石惑星とガス惑星に分かれたのは偶然ではなく、必然的にもたらされた姿なのかもしれません。

木星の重力が地球を小天体から守っている学説は？

ここまで木星の重力は以外と小さいことを書いてきましたが、今まで木星の重力は強大と思い込んでいた私にとって矛盾していることがあります。

それは当ブログ記事木星の巨大な重力が隕石から地球を守っている！？でも書いてあるように木星の重力が小天体から地球を守ってくれているといった考え方です。

地球の2.5倍くらいの重力でこうした小天体からの衝突回避効果は期待できるような気がしないのです。

地球の小天体からの衝突回避効果を言うなら、木星、土星、天王星、海王星といった4つの大きなガス惑星のそれぞれの重力が担っていると考えた方が説得力があるような気がするのですが・・・