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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:惑星の公転と自転の向きが同じ理由について)

惑星の公転と自転の向きが同じ理由について

このQ&Aのポイント
  • 太陽系の金星と天王星以外の惑星は公転と同じ向きに自転していますが、なぜ同じ向きになるのかが理解できません。
  • 原始太陽系星雲が太陽の周りを太陽の自転と同じ向きに回っているときは、太陽から遠い外側よりも内側のほうが早いスピードでガスが動くので、その速度差を考えると、惑星の種は公転とは逆向きに自転すると考えられます。
  • 惑星が公転方向に自転した方が潮汐力による変形は自転一回分少なくて済むので同じ向きになるという説もありますが、土星の場合公転周期は約30年なので、30年に自転1回分少ないくらいで、約10時間の自転周期になるとはとても思えません。

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noname#212313
noname#212313
回答No.1

 大質量の太陽が中心にありますね。その状況で微惑星等が衝突して惑星に育って行きます。太陽の引力があって全てを中心側に引きつけているため、育っていく惑星では、内側(太陽側)より外側からの微惑星のほうが多く衝突することになります。  惑星の大きさの分、内側からぶつかる微惑星と、外側からぶつかる微惑星の速度差はあります。お考えの通り、内側のほうが速いですから、公転と逆向きの自転を生み出す力となります。  しかし、外側からぶつかって来る微惑星のほうが、量が多いわけです。外側からの衝突は、公転と同じ向きの自転を生み出す力となります。内側からの衝突の速さより遅い、つまり同じ質量なら1個当たりでは負けるものの、量では優ります。その量の差が1個当たりの差に打ち勝つので、自転はおおむね公転と同じ向きになります。  概念図的なものを描いてみると、以下のような感じでしょうか。「・」がぶつかる微惑星、■が育っていく惑星とし、惑星は最初は自転していないと考えてみてください。⇒は→の2倍のスピードとしておきます(→が速度vだとします)。 [外側] ・→・→・→・→・→・→・→・→(→8個、8mv) ■ ・⇒・⇒(⇒2個=→4個、4mv) [内側=太陽側]  外側からは運動量8mv、内側からは4mvで、その差4mvが■に回転を起こす力となります。  この状況は確率的なものです。外側の微惑星(さらにその種となる星間物質)の密度が低ければ、自転が公転と逆となる可能性もあります。それが非常に起こりにくいのは(逆向き自転、衛星の逆公転等がほとんどない)、太陽系がほぼ均一な星間物質の密度の凝集があり、全体が回転しつつ形成されたからであるようです。  ただし、惑星形成後の惑星同士の衝突、巨大惑星である木星、土星等の重力の影響などにより、自転軸がかなり乱されるケースも起こるようです。

Sombrero_Galaxy
質問者

お礼

Dio_Genes様、 ありがとうございます。星間物質の「量」の差とは気がつきませんでした。早速、ケプラーの第三法則を使って少し計算してみましたが、星間物質の密度が均一の場合、その運動エネルギー(質量×速度の2乗)の総和は、ちょうど太陽からの距離に比例して外側の方が多いことがわかりました。 今後も、機会がありましたら、よろしくお願いいいたします。

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