質問: 熱を発していることが明らかになっている、17世紀にカッシーニが発見した木星の巨大な渦のことを何という?
回答: 大赤斑

タイトル: 木星の大気
小さな望遠鏡を用いる初期の天文学者は、木星の大気の見かけの変化を記録した。彼らが使った、ベルト、ゾーン、スポット(斑)、プリューム、バージ、フェストーン、嵐等の用語は、現在でも使用されている。渦、垂直運動、雲高等の用語は、20世紀になってから使われ始めた。地上の望遠鏡よりも高い解像度で初めて木星の大気を観測したのは、パイオニア10号とパイオニア11号であった。木星の大気に関する最初の真に詳細な画像は、ボイジャー計画によってもたらされた。2機の探査機が、様々なスペクトルで5kmの解像度の詳細な写真を撮影し、また動きながらの「接近映像」も作製することができた。ガリレオは、木星の大気をそれほど観測した訳ではないが、より高い解像度で、より幅広いスペクトルでの観測を行うことができた。今日では、ハッブル宇宙望遠鏡のような望遠鏡のおかげで、天文学者は継続的な木星の大気の記録を手に入れることができる。

タイトル: 木星
記録によると、大赤斑は1665年から1708年の間には見つけられなくなり、1878年ごろからしだいに見えるようになった。1883年以降、今日に至るまで大赤斑は一貫して観測され続けている。ジョヴァンニ・ボレリとカッシーニは木星衛星の動きについての精緻な図を作成し、木星の前後を通過する予測を立てた。しかし1670年代までの観測では、地球から見て木星が太陽の反対側にある際、衛星の木星面通過は予測よりも17分遅れることが判明した。カッシーニはこの観測結果を受け入れなかったが、オーレ・レーマーはこの差異が生じる理由は光には有限の速度があると考え、ここから光速を求めた。1892年、エドワード・エマーソン・バーナードはカリフォルニアのリック天文台にある36インチ屈折望遠鏡を使って、木星5番目の衛星アマルテアを発見した。優れた視力を生かした彼の発見は、目視観測で発見された最後の衛星となった。

タイトル: 木星の大気
ベルトよりも冷たいゾーンは上昇気流、ベルトは下降気流に相当する。ゾーンの明るい色は、アンモニアの氷のためであると考えられているが、ベルトの暗い色の原因は分かっていない。帯状構造とジェットの起源は良く分かっていないが、2つのモデルが提案されている。浅灘モデルでは、これらは、安定な惑星内部を覆う表面の現象であるとし、深層モデルでは、バンドやジェットは、水素分子から構成される木星の円筒状のマントルの深層循環が表面に表れているものであるとする。木星の大気は、低気圧や嵐、雷等の様々な活発な現象を見せる。低気圧や高気圧による渦巻きは、赤色、白色、茶色等の大きな楕円形の斑点を形成する。そのうち最大のものは、大赤斑とオーバルBAで、どちらも赤色である。これら2つやその他の大きな斑点のほとんどは、高気圧である。より小さな高気圧は、白色になる傾向がある。

タイトル: 木星
この差は木星内部で生成される熱によるものであり、太陽から受けるエネルギー量に匹敵する。この熱の一部は、ケルビン・ヘルムホルツ機構と呼ばれる断熱過程で生じるもので、この過程によって木星は年間2センチずつ縮んでいる。逆に、誕生時の木星は現在の2倍程度の大きさがあったと考えられる。木星の内部構造は、中心にさまざまな元素が混合した高密度の中心核があり、そのまわりを液状の金属水素と若干のヘリウム混合体が覆い、その外部を分子状の水素を中心とした層が取り囲んでいるものと考えられる。ただしこの構造は外見上からの想像に過ぎず、はっきりと分かっていない。中心核はケイ素など岩石質ではないかと想像されているが、その構造は温度・圧力の状態と同じく分かっていない。

タイトル: 惑星の定義
同様に、クリスティアーン・ホイヘンスは1655年に土星最大の衛星タイタンを発見し、それに対して"planeta"(惑星)、"stella"(恒星)、"Luna"(月) 、"satellite"(衛星)等、様々な用語を用いた。1671年と1672年にイアペトゥス、レアを発見したジョヴァンニ・カッシーニは、それらをNouvelles Planetes autour de Saturne(土星を公転する新しい惑星)と呼んだ。しかし、Journal de Scavans誌が1686年にカッシーニによる2つの土星の衛星の発見を掲載すると、これらは厳密に「衛星」として扱われた。またウィリアム・ハーシェルが1787年に天王星の2つの衛星を発見すると、彼はそれを"satellites"(衛星)、"secondary planets"(二次惑星)と呼んだ。

タイトル: 木星の大気
ガス惑星である木星の大気は、岩石惑星が持つ大気とは異なり、惑星本体と大気との間に明確な境界が存在しない。ただ、約1 atmになっている高度を木星の地表と定義した時、大気の厚さは約5千 kmに及ぶ。なお大気上層と宇宙との境界が明確でない点は他の大気を持つ太陽系の惑星と同様である。木星の大気は水素分子を主成分としている。ただし大気は全球に渡って均一ではなく、宇宙から見ると帯状の構造や渦が見られ、さらに、雷のような気象現象も観測されている。しかしながら、これらの成因などは21世紀初頭においても完全には解明できずにいる。

タイトル: 土星
1990年の嵐は大白斑という現象のひとつで、土星の約30年毎に北半球が夏至を迎える頃に発生する、それほど長く持続しないものであった。この大白斑は1876年、1903年、1933年、1960年にもそれぞれ発生し、特に1933年のものが有名である。周期性から考慮すると、次の発生は2020年前後になる。土星に吹く風は太陽系で2番目に速い。ボイジャーの観測によると、最も速いものは偏東風で速度は1800km/hに達する。2007年、探査機カッシーニが土星の北半球で天王星のような輝く青い色の部分を発見した。これはレイリー散乱によって引き起こされたと考えられた。赤外線による観測から、土星の南極点には他の太陽系天体には見られない暖かな極渦がある事が分かった。土星の表面温度は通常-185°C前後だが、この渦は暖かい時には-122°Cにもなり、土星表面で最も高い気温になると考えられている。

タイトル: 火星の観測史
カッシーニは1671年にパリ天文台長になった後、太陽系の大きさについて考えた。惑星の軌道の大きさはケプラーの第三法則 により相対的な大きさは分かっていたが実際の軌道の大きさは分からずじまいだった。このため火星の位置は恒星では年周視差により位置を変えて測定するのに対し、日周視差を使う方法で測定した。この年には火星が近日点を通り過ぎていており地球からも近かった。南米のカイエンヌでフランスのジャン・リシェが測定しているのと同時にカッシーニとジャン・ピカールはパリからの火星の位置を突き止めた。この観測は使用機器の質が悪かったが、カッシーニによる視差の計算により誤差は10%になった。イギリスのジョン・フラムスティードも同様の測定を試みており、似た結果を得られた。1704年にイタリアのジャコーモ・フィリッポ・マラルディは火星の南極についての体系的な研究をし、火星の回転により変化があることに気付いた。

タイトル: 大赤斑
木星には、地球でいうところの大循環気流が狭い間隔で吹いており、そのそれぞれにおいて地球でいうところのジェット気流が非常に速い速度と風力でほぼ平行に互い違いの方向に吹いている。これは木星の高速な自転による強力なコリオリの力が影響しているためと見られる。そのような木星大気の中で、大気を構成する物質は絶えず攪拌され、上昇と下降を繰り返している。大赤斑は大循環気流を跨ぐような形で存在しており、大循環気流の境界ではマーブリング様の複雑な模様を描いている。他にも木星には、多くは無名の白もしくは茶色の楕円も見られ、白い渦は比較的高高度・低温度の雲からなり、茶色の渦は標準的な高度のより暖かい雲で形成される。これらの渦は数時間から数世紀の間持続することがある。2000年ごろ、大赤斑より小規模の白い嵐が複数個合体しオーバルBAとなった。

タイトル: 渦動説
渦動説(かどうせつ、cartesian vortex theory)とは、ルネ・デカルト(1596 - 1650)が提唱した、天体などの運動の原理を説明するための学説。

タイトル: 木星への天体衝突
田部一志・渡部潤一らの研究グループは、パリ天文台の図書館に保存されている木星面のスケッチを調査した。スケッチ群は1600年代から1700年代にかけ望遠鏡による観測で記録されたものであったが、そのうち1690年12月頃にジョヴァンニ・カッシーニによって描かれたものの中に、小天体の木星への衝突の痕跡と見られる模様を発見した。スケッチには18日間にわたって模様の変化が記録されており、形状の変化は1994年のシューメーカー・レヴィ第9彗星の衝突(後述)によるものと酷似していたことから、このスケッチも小天体の衝突による痕跡と推定された。推定の通りシューメーカー・レヴィ第9彗星と同規模の衝突であった場合、カッシーニは現在ほど頻繁に天体の観測が行われていない時代に、数百年に1度というレベルの珍しい天文現象をたまたま観測したこととなる。

タイトル: 木星の大気
木星の大気には、数百の渦が存在し、地球の大気と同様に低気圧と高気圧の2種類に分けることができる。低気圧は惑星の自転と同方向(北半球では反時計回り)に回転し、高気圧は反対方向に回転する。地球の大気との主な違いは、木星の大気では、低気圧と比べて高気圧が圧倒的に多く、直径2,000kmを超える渦の90%以上が高気圧だということである。渦の寿命は、その大きさに依り、数日間から数百年間まで様々である。例えば、直径1,000kmから6,000kmの高気圧の平均的な寿命は、1年から3年である。木星の赤道地域(緯度10°以内)では、渦が観測されたことはない。木星は高速で自転しているため、木星の高気圧の中心の気圧は高く、低気圧では低い。木星の高気圧は、常に、赤道から極の方向に風の速度が増加するゾーン内で見られる。通常は明るく、白い楕円に見える。

タイトル: 土星の環
カッシーニの間隙は、A環とB環の間の幅約4,800 kmの領域である。1675年にパリ天文台のジョヴァンニ・カッシーニが20フィートの長い焦点距離を持つ2.5インチの対物レンズを持つ倍率90倍の望遠鏡を用いて発見した。地球からは、環の間の黒い隙間として見える。しかし、ボイジャーは、この間隙にも環を構成する物質が集まっており、C環に似ていることを明らかとした。物質の密度が比較的薄く、環よりも光が通り抜けやすいため、光の当たらない面から見ると、明るく見える。カッシーニの間隙の内端は、強い軌道共鳴下にある。この部分の粒子は、1度の公転の間に、ミマスの周囲を2回転する。共鳴軌道では、軌道が不安定になり、粒子の密度が急激に低下する。しかし、カッシーニの間隙の中に存在するその他の多くの間隙については、説明がついていない。ホイヘンスの空隙は、カッシーニの間隙の内端付近に存在する。

タイトル: フチ火口
フチ火口(フチかこう、英: Fuchi Patera)は、木星の衛星イオの火口や端に複雑な扇形のクレーター。1979年にフチ火口と名づけられた、名前はアイヌ民話の火の神ーアペフチに由来する、直径約64km。

タイトル: 木星
中心核の周囲には、微量のヘリウムや水の氷を含む厚い水素の層が広がっていると考えられ、それは木星半径の78パーセントに相当する。深い部分は液体の金属水素が4万キロメートルほどの層を成し、その上部にはやはり液状の水素分子が約2万キロメートルの厚さで覆っている。表面部分の深さでは、温度は水素の臨界点である33Kを上回っているため、水素は液相と気相を区分する境界が存在しない超臨界液体状態にあると考えられる。しかしながら、上層部では水素はガス状であり、1,000キロメートルほど下がると雲状の層となる。そして層の下部では液状になっている。これらに明らかな境界は存在しないが、深くなるにつれ徐々に熱を持ち濃度も高くなっていく。木星の内部モデルは確立されておらず、これまで観測された諸元値にはばらつきがある。回転係数J6の1つが惑星の慣性モーメントから赤道半径、1気圧下での温度を説明するために用いられていた。

タイトル: 太陽系
ガリレオの発見に続いて、クリスティアーン・ホイヘンスは土星の環と衛星タイタンを発見し、ジョヴァンニ・カッシーニは4つの土星の衛星と、環の中にあるカッシーニの間隙を発見した。エドモンド・ハレーは1705年に、彗星を繰り返し観測した結果、75 - 76年の周期で同じ彗星が回帰していることを発見し、太陽を公転する惑星以外の天体の存在を示す証拠となった。また、前年の1704年には、初めて英語で「Solar System」という単語が用いられるようになった。1781年、ウィリアム・ハーシェルがおうし座の方向で連星系を探索していた際、彗星とおぼしき天体を発見したと発表したが、のちの軌道計算の結果、新惑星の天王星であることが判明した。1801年、ジュゼッペ・ピアッツィが、火星と木星の間を公転する小さな天体ケレスを発見した。

タイトル: 木星の大気
ベルトに多く発生するが、赤道ゾーンの北端には、一列に繋がった顕著なホットスポットがある。ガリレオは、この赤道ゾーンのホットスポットの1つに降下した。各々の赤道ゾーンのホットスポットは、すぐ西側にある明るい雲のプリュームと関係があり、大きさは10,000kmにもなる。ホットスポットは通常丸い形をしているが、渦とは似ていない。ホットスポットの起源はよく分かっていない。下降する空気が断熱状態で加熱乾燥する下降気流でも、惑星規模の波が表れたものでも、どちらでもあり得る。後者の仮説は、赤道上のスポットの周期的なパターンについて説明できる。

タイトル: 木星
木星は太陽系の掃除屋という異名を持ち、それは内惑星の領域に比較的近い重力井戸であるため、木星は数多くの彗星衝突を引き受け内惑星を保護してきたという考えからつけられた。木星がなければ、地球に衝突する小惑星の数は1,000倍、数万年に1回衝突するという。しかし、近年のコンピュータ・シミュレーションでは、木星という重力点によって軌道を変えられてしまう彗星があり、内側に入り込む彗星の数を有意に減らさないという結果も発表された。この問題は議論を呼び、さまざまな意見が示されている。1997年、過去に木星を観察したスケッチ9枚が調査されたが、その中にあるジョヴァンニ・カッシーニが1690年に観測したスケッチに、木星衝突らしき痕跡を描いたものがあった。現代の観測では、1994年7月16日から22日にかけて起こったシューメーカー・レヴィ第9彗星の20個以上の破片が木星の南半球に衝突した出来事が有名である。

タイトル: 木星
理論モデルによれば、もし木星質量が現在の質量よりもある程度大きかったならば、木星は増大した重力によって現在の大きさよりも逆に縮んでいたと考えられる。少々の差異では半径に影響を及ぼさないが、地球質量の500倍、木星質量の1.6倍程度重かったとすると、重力の増大によって木星内部の密度が高まり、構成物質の増加に反して体積が小さくなると考えられる。質量増加によってかえって半径が収縮する傾向は、木星の50倍程度重い褐色矮星の領域まで続くと考えられている。木星が恒星として輝くには、水素を中心として現在の75 - 80倍程度の質量がなければならないが、半径で30パーセント程度大きければ赤色矮星にはなり得たという。木星は、太陽輻射で受ける熱よりも多い熱量を放射している。木星表面の温度は 125Kであり、これは太陽光エネルギーだけで計算される温度102Kよりも高い。

タイトル: 木星
1953年に行われたユーリー-ミラーの実験は、原始地球の大気に存在した化学物質から稲妻によって生物を構成するアミノ酸など有機化合物が合成されることを明らかにした。この実験で使われた大気は、水、メタン、アンモニア、水素分子などであり、これらは木星大気にも含まれている。しかし木星には強い垂直方向の空気循環があり、このような物質は高温の惑星内部に運ばれて分解してしまい、地球型の生命が発生することを妨げると考えられる。また、大気中にある水の絶対量が乏しい点と、岩石核の表面が惑星深くの強い圧力に晒されていることも地球型生物の発生条件にほとんど適さないと考えられる理由である。しかしボイジャー計画前の1976年には、木星の上層大気中にアンモニアか水を媒介とする生物が存在する仮説が示された。

タイトル: M50 (天体)
1772年4月5日にシャルル・メシエが発見した。しかし、ジャック・カッシーニの記録によると、ジャックの父のジョヴァンニ・カッシーニが1711年以前に発見していたともされる。1774年にヨハン・ボーデは「カッシーニがおおいぬ座とこいぬ座の間にあるという星団を探し、ついにいっかくじゅう座の腹の下で発見した。星雲状の光の上に小さな星がある星団で、西に4個の小星がある」と記している。ジョン・ハーシェルは「顕著な星団。非常に大きく、星数が多い。星の等級は12~16等」と記した。

タイトル: 木星への天体衝突
1993年3月24日、ユージン・シューメーカー、キャロライン・シューメーカー、ディヴィッド・レヴィらによって発見されたシューメーカー・レヴィ第9彗星は、核が棒状に見える不思議な形状をしていた。この形状は見慣れないものであるため、渡辺和郎・円館金らは当初この天体を銀河と勘違いしたほどであった。その後の軌道解析によって、これらは木星の周回軌道に乗っていることが分かった。惑星に小天体が捕獲される事例の観測はこれが初めてであった。また、木星に捕獲されたのは1960年代後半から1970年代初頭にかけてであり、1992年7月7日には木星からわずか7万キロメートルという、木星の半径よりも小さな距離まで接近していたことも判明した。その際にシューメーカー・レヴィ第9彗星はロッシュ限界を突破したため、潮汐力によって少なくとも20個の破片へと分裂した。これによって核が棒状に見えたのである。

タイトル: WASP-17
2009年にWASP-17の周囲を公転する惑星WASP-17bが発見された。この惑星は主恒星の自転と逆方向に公転するという前例のない特徴を持っている。また、恒星の至近距離を楕円軌道を周回しているため内部に潮汐力による熱が発生し、木星の半分の質量しか持たないにもかかわらず木星の1.5 - 2倍の直径にまで膨張している。