地球が自転する理由を説明するのに役立つ多くの証拠と、いくつかの主要な謎があります
[公開] 2023 年 2 月 14 日午前 12 時 25 分 AEDT 更新: 2023 年 2 月 14 日午前 10 時 02 分 AEDT
[質問] サラ・H，5 歳，ニューヨーク州ニューパルツ
[答えてくれる先生] Silas Laycock
地球儀は私が自分のお金で初めて買ったものでした。 私はおそらく5歳で、家に持ち帰るのがとても楽しみでした。 私がすぐに発見したように、地球が実際に回転する方向に回転させることができます.
北極 (the North Pole) と南極 (the South Pole) の間には架空の線があります。 これを回転軸 (the rotation axis) と呼びます。 地球の場合、自転軸は北半球の晴れた夜に見える明るい星、北極星 (Polaris) を指しています。
1 日にわたる衛星画像は、地球がその軸を中心に回転していることを示しています
地球儀をどちらに回すか知りたい場合は、右手で間抜けな「サムズアップ」サインを作ります。 親指が地球の自転軸で、北極を指していると想像してください。 指は自然に手の周りに巻き付き、その指が指している方向が地球の自転方向になります。
地球は 24 時間ごとに 1 回転し、西から東に自転します。そのため、太陽は東から昇り、西に沈み、夜の星は空を横切って移動するように見えます。
なぜこれが起こるのかを理解するために、宇宙の他の天体から何を学べるか見てみましょう。
すべてが回る
太陽も自転しています。 実は地球と同じ方向に自転しています。
それだけでなく、他のすべての惑星や 100 万個を超える小惑星や準惑星と同様に、地球は太陽の周りを同じ方向に公転しています。
ほとんどが同じ方向に回転しています。 木星と土星は地球よりもかなり速く自転しており、自転には約 10 時間しかかかりません。 土星の自転は少し傾いているため、時間の経過とともに変化する輪を見ることができます。
探査機カッシーニが撮影したこの画像は、土星の輪の一部を示しています。土星の環は、何十億もの小さな氷と岩の塊でできており、5 つの衛星で構成されています
奇妙な例外が 2 つあります。 天王星は横に倒れているようです。 正確な理由は誰にもわかりません。 他の惑星と衝突したのかもしれません。 金星も奇妙です – それは後ろ向きに回転します。 それがそのように形成されたのか、それともひっくり返されたのかはわかりません。 現在、ほとんどの科学者は、太陽と金星の厚い大気が関与する潮汐力 (tidal forces) によって、時間の経過とともに自転が逆転したと考えています。
私のような天文学者が疑問に思うのは、太陽系がどのようにしてスピンの方向に「焼き付けられた (baked in) 」ような形で形成されたのか、ということです。
星の誕生
さらなる手がかりとして、惑星系を形成しつつある若い星を見ることができます。
有名なものは ベータピクトリス (Beta Pictoris) と呼ばれます。 それは、塵、ガス、および微惑星 (planetesimals) と呼ばれる小さなビットの薄い円盤に囲まれています。 それらのサイズは、砂粒から岩、おそらく山のサイズまでさまざまです。 天文学者は、星が生まれたときに残った物質から円盤が形成されたと確信しています。
すべての星は、他の同様の雲に囲まれた空間を移動するガスと塵の雲から生まれます。 これらの雲は、通過するときに重力によって互いに引っ張られ、ゆっくりと回転します。
これらの雲の 1 つが崩壊して星を形成するときでさえ、回転し続けます。 原始惑星系円盤 (protoplanetary disk) と呼ばれる回転するガスと塵の平らなパンケーキの中心で、星が形成されます。 星、ガス、ちり、すべてが同じ方向に回転しています。
芸術家の絵は、ベータ ピクトリスを周回する惑星がどのように見えるかを示しています
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえたベタ・ピクトリスの実像。 天文学者は、原始惑星系円盤が見えるように、写真の星からの光を遮断しました
天文学者は、私たちの太陽系が初期のベータピクトリスによく似ていたと考えています。
円盤の内部では、降着 (accretion) と呼ばれるプロセスでガスと塵がくっつく可能性があると考えられています。 赤ちゃんの惑星が成長し始めると、重くなり、その重力がますます小さな破片を引き寄せます。
赤ちゃんの惑星が十分に大きくなると、重力がそれを押しつぶし始め、密度が高くなります。 そのため、アイススケーターが腕を組んで回転するように、惑星はより速く回転します。 コア内の圧力が上昇すると、コアが溶けます。 密度の高い物質は核に向かって沈み、軽い物質は惑星の表面に浮かびます。 最終的には、岩に囲まれた鉄のコアを持つ惑星になり、外側の部分には水や氷が含まれている可能性があります。
それが私たちの太陽系で見られるものです。
もし地球が自転していなかったら？
地球の自転は生命にとって重要です。 それは昼と夜を引き起こします。 海の潮流にとっても重要です。 日々の潮の干満がなければ、海から陸に生命が誕生することはなかったでしょう。
そのため、天文学者は、地球が形成されたときに太陽系全体がすでに回転していたため、地球が自転していると考えています。 しかし、惑星の自転が時間とともにどのように変化するか、また自転が生命の進化にどのように影響するかについては、まだ多くの疑問があります。現在、太陽系外に 5,000 を超える惑星が知られているため、将来の科学者は探査に忙しくなるでしょう。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4kids の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
