土星
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土星
カッシーニ探査機が捉えた土星とその目立つ環[ a ]
指定
発音/ ˈ s æ t ər n /ⓘ [ 1 ]
名前の由来
土星
形容詞土星人/ s ə ˈ t ɜːr n i ə n / , [ 2 ]クロニアン[ 3 ] / クロニアン[ 4 ] / ˈ k r oʊ n i ə n / [ 5 ]
シンボル♄
軌道特性[ 6 ]
エポックJ2000.0
遠日点15億1,450万km (10.1238 AU)
近日点13億5,255万km (9.0412 AU)
14億3,353万km (9.5826AU)
偏心0.0565
378.09日
9.68 km/s
317.020° [ 8 ]
傾斜
113.665°
2032年11月29日[ 10 ]
339.392° [ 8 ]
既知の衛星正式な名称を持つものは274個。その他に無数の小衛星がある。[ 11 ] [ 12 ]
身体的特徴[ 6 ]
58 232 ± 6 km [ 13 ]9.1402 地球
赤道半径
  • 60 268  km [ b ]
  • 9.449個の地球
極半径
  • 54,364  km [ b ]​
  • 8.552個の地球
平坦化0.097 96
周365,882.4 km (赤道) [ 14 ]​
音量
  • 8.2713 × 10 14  km 3 [ b ]
  • 763.59 地球
質量
  • （5.683 17 ± 0.000 26）× 10 26  kg
  • 95.159個の地球
[ 13 ]
平均密度
0.6871 ± 0.0002 g/cm 3 [ 13 ]0.1246地球
10.44  m/s 2 1.065  g 0 [ b ]
0.22 [ 16 ]
35.5 km/s [ b ]
10時間32分36秒; 10.5433時間, [ 17 ] 10時間39分; 10.7時間[ 7 ]
10時間33分38秒+ 1分52秒− 1分19秒[ 18 ] [ 19 ]
赤道自転速度
9.87 km/s [ b ]
26.73° （軌道まで）
北極赤経
40.589°; 2時間42分21秒[ 20 ]
北極の赤緯
83.537° [ 20 ]
アルベド
表面温度分平均最大
1バール134キロ
0.1バール88K [ 23 ]97 K [ 24 ]151 K [ 23 ]
−0.55 [ 25 ]から +1.17 [ 25 ]
−9.7 [ 26 ]
14.5インチ～20.1インチ（リングを除く）
雰囲気[ 6 ]
表面圧力
>>1000バー[ 27 ]
59.5キロ
体積構成

土星は太陽から6番目の惑星であり、太陽系では木星に次いで2番目に大きい惑星です。土星は巨大ガス惑星で、平均半径は地球の約9倍です。密度は地球の8分の1ですが、質量は95倍以上です。土星は木星とほぼ同じ大きさですが、質量は木星の3分の1以下です。土星は太陽から9.59  AU（14億3,400万 km）の距離を公転しており、公転周期は29.45年です。

土星の内部は岩石の核と、それを取り囲む金属水素の深層、液体水素と液体ヘリウムの中間層、そしてガスの外層で構成されていると考えられている。土星は上層大気中のアンモニアの結晶の影響で淡い黄色をしている。金属水素層の電流が土星の惑星磁場を発生させていると考えられている。土星の磁場は地球よりも弱いが、土星は地球より大きいため磁気モーメントは地球の 580 倍ある。土星の磁場の強さは木星の約 20 分の 1 である。[ 28 ]外大気は一般に単調でコントラストに欠けるが、長寿命の特徴が現れることがある。土星の風速は時速 1,800 キロメートル (時速 1,100 マイル) に達することがある。

土星は明るく広大な環系を持ち、環は主に氷の粒子で構成され、少量の岩石の破片や塵も含んでいる。少なくとも274個の衛星が土星を周回し、そのうち63個は公式に命名されているが、これらには環の中にある数百の小衛星は含まれていない。土星最大の衛星であり、太陽系で2番目に大きい衛星であるタイタンは、水星よりも大きい（ただし質量は小さい）ため、太陽系で唯一、大気圏を持つ衛星である。[ 29 ]

名前とシンボル

土星は、ローマ神話の富と農業の神であり、ユピテル神の父である土星にちなんで名付けられました。その天文学上の記号（♄）は、ギリシャのオクシリンコス・パピルスに遡ります。そこには、土星のギリシャ語名であるΚρονος（クロノス）（ ）の略語として、水平線を引いたギリシャ語のkappa - rho合字が見られます。[ 30 ]その後、16世紀にこの異教の記号をキリスト教化するために、上部に十字架が付け加えられ、ギリシャ語の小文字のetaのような形になりました。

ローマ人は土星にちなんで、週の7日目である土曜日をSāturni diēs （土星の日）と名付けました。 [ 31 ]

身体的特徴

キャプションを参照
土星の大きさを地球とその衛星と比較

土星は、主に水素とヘリウムからなる巨大ガス惑星です。明確な表面はありませんが、固体の核を持っていると考えられます。[ 32 ]自転により、土星は扁平な回転楕円体を形成し、極では平らで赤道では膨らんでいます。赤道半径は極半径よりも10%以上長く、60,268 km (37,449 mi) 対 54,364 km (33,780 mi) です。[ 6 ]

太陽系の他の巨大惑星である木星、天王星、海王星は、それほど扁平ではありません。この膨らみと自転速度の組み合わせにより、赤道沿いの有効表面重力は8.96 m/s 2 (29.4 ft/s 2 )となり、極における表面重力の74%となり、地球の表面重力よりも低くなります。しかし、赤道脱出速度は約36 km/s (22 mi/s、130,000 km/h、81,000 mph)と、地球よりもはるかに高いです。[ 33 ]

土星は太陽系で唯一、水よりも密度が低い惑星であり、その密度は約30%低い。[ 34 ]土星の核は水よりもかなり密度が高いが、惑星の平均比密度は木星の質量は地球の318倍であるのに対し[ 35 ]、土星は地球の95倍に過ぎない。[ 6 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]木星と土星を合わせると、太陽系の惑星全体の質量の92%を占める。[ 41 ]

内部構造

土星の縮尺図

土星の質量の大部分は水素とヘリウムで構成されているにもかかわらず、水素は密度が1000万を超えると非理想的な液体になるため、気体状態ではない。土星の質量の99.9%を含む半径で、この密度は0.01 g/cm 3に達します。土星内部の温度、圧力、密度はすべて核に向かって着実に上昇するため、深層では水素は金属となります。[ 41 ]

標準的な惑星モデルによれば、土星​​の内部は木星と似ており、小さな岩石の核を持ち、その周囲を水素とヘリウムが取り囲み、微量の様々な揮発性物質が存在すると示唆されている。[ 42 ]歪みの分析によると、土星は木星よりも中心部が凝縮しており、そのため中心付近には水素よりも密度の高い物質がはるかに多く含まれている。土星の中心部の質量は約50%が水素であり、木星の中心部の質量は約67%が水素である。[ 43 ]

この核は地球と組成が似ているが、密度が高い。土星の重力モーメントの調査と内部の物理モデルを組み合わせることで、土星の核の質量に制限を設けることができるようになった。2004年に科学者らは、核は地球の9～22倍の質量があると推定した。[ 44 ] [ 45 ]これは、直径約25,000 km (16,000 mi) に相当する。[ 46 ]土星の環の測定では、核ははるかに拡散しており、質量は地球約17個分、半径は土星全体の半径の約60%に相当すると示唆されている。[ 47 ]この核は、より厚い液体の金属水素層に囲まれ、その上にヘリウムで飽和した分子水素の液体層が続く。この層は、高度が上がるにつれて徐々にガスに変化する。最外層は約1,000 km（620 mi）に広がり、ガスで構成されています。[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

土星の内部は高温で、中心核の温度は11,700 °C（21,100 °F）に達し、太陽から受けるエネルギーの2.5倍ものエネルギーを宇宙空間に放射している。木星の熱エネルギーは、ケルビン・ヘルムホルツ機構と呼ばれるゆっくりとした重力圧縮によって生成されるが、土星は木星より質量が小さいため、このメカニズムだけでは土星の熱発生を説明できない可能性がある。代替あるいは追加のメカニズムとして、土星内部深部でヘリウムの液滴が「降り注ぐ」ことによる発熱が考えられる。液滴が密度の低い水素の中を下降する際、摩擦によって熱が放出され、土星の外層からヘリウムが枯渇する。[ 51 ] [ 52 ]これらの下降する液滴は、中心核を取り囲むヘリウム殻に蓄積された可能性がある。[ 42 ]ダイヤモンドの降雨は土星だけでなく木星[ 53 ]や氷の巨星である天王星と海王星でも起こると示唆されている。[ 54 ]

雰囲気

土星の外層大気は、体積比で96.3%の分子状水素と3.25%のヘリウムで構成されています。ヘリウムの割合は、太陽におけるこの元素の存在量と比較して著しく不足しています。[ 42 ]ヘリウムより重い元素の量（金属量）は正確には分かっていませんが、その割合は太陽系形成時の原始的な存在量と一致すると推定されています。これらの重い元素の総質量は地球の19～31倍と推定されており、その大部分は土星の核領域に存在しています。[ 55 ]

土星の大気中には、微量のアンモニア、アセチレン、エタン、プロパン、ホスフィン、メタンが検出されている。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]上層の雲はアンモニアの結晶で構成され、下層の雲は水硫化アンモニウム（NH4SH）または水で構成されていると思われる。[ 59 ]太陽からの紫外線 は上層大気でメタンの光分解を引き起こし、一連の炭化水素化学反応を引き起こし、その結果生じた生成物は渦と拡散によって下方に運ばれる。この光化学サイクルは、土星の年間季節サイクルによって変調されている。[ 58 ]カッシーニは、北半球の高緯度で見られる「真珠の首飾り」と呼ばれる一連の雲の特徴を観測した。これらの特徴は、より深い雲層に存在する雲の晴れ間である。[ 60 ]

雲層

2011 年、地球は地球規模の嵐に巻き込まれました。嵐は地球の周りを通過し、嵐の頭 (明るい部分) が尾を追い越します。

土星の大気は木星に似た縞模様を呈していますが、土星の帯状の模様は木星よりもはるかに薄く、赤道付近でははるかに幅が広くなっています。これらの帯状の模様を表す名称は木星と同じです。土星のより微細な雲模様は、 1980年代にボイジャー探査機がフライバイするまで観測されていませんでした。それ以来、地球からの望遠鏡は定期的に観測できるまでに進歩しました。[ 61 ]

雲の組成は、深さと圧力の上昇とともに変化する。上層の雲層では、温度は100～160 K、圧力は0.5～2 barの範囲で、雲はアンモニア氷で構成されている。水氷雲は、圧力が約2.5 barの高度から始まり、9.5 barまで広がり、温度は185～270 Kの範囲となる。この層には、圧力3～6 bar、温度190～235 Kの範囲にある硫化アンモニウムの氷の帯が混ざっている。下層の雲層では、圧力は10～20 bar、温度は270～330 Kで、アンモニアが水溶液として含まれた水滴の領域が存在する。[ 62 ]

土星の大気は、通常は淡白ですが、時折、長寿命の楕円形や木星によく見られるその他の特徴を示すことがあります。1990年、ハッブル宇宙望遠鏡は土星の赤道付近に、ボイジャーの接近時には見られなかった巨大な白い雲を撮影しました。また、1994年には、さらに小規模な嵐が観測されました。1990年の嵐は、大白斑（土星の1年、地球の約30年ごとに発生する短寿命現象）の一例です。これは北半球の夏至の頃に発生します。[ 63 ]

過去の大白斑は1876年、1903年、1933年、1960年に観測されており、1933年の嵐が最もよく観測された。[ 64 ]最新の巨大嵐は2010年に観測された。2015年、研究者らは超大型干渉電波望遠鏡を用いて土星の大気を調査し、「中緯度の巨大嵐の長期的特徴、数百年前の赤道嵐の混合、そして北緯70度にある報告されていないより古い嵐の可能性」を発見したと報告した。[ 65 ]

土星の風は、太陽系の惑星の中で海王星に次いで2番目に速い。ボイジャーのデータによると、東風のピーク時は500メートル/秒（1,800キロメートル/時）に達する。[ 66 ] 2007年にカッシーニ宇宙船が撮影した画像では、土星の北半球は天王星に似た明るい青色を呈していた。この色はレイリー散乱によるものと考えられている。[ 67 ]サーモグラフィーにより、土星の南極には暖かい極渦があることが示されており、これは太陽系で唯一知られている現象である。[ 68 ]土星の気温は通常-185℃であるが、この渦の温度は-122℃にも達することが多く、土星で最も暖かい場所と考えられている。[ 68 ]

六角形の雲模様

赤外線で見た土星の北極と南極

北緯78度付近の大気中の北極渦の周囲に持続する六角形の波模様が、ボイジャーの画像で初めて確認された。[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]六角形の各辺の長さは約14,500 km (9,000 mi)で、地球の直径よりも長い。[ 72 ]構造全体は10時間39分24秒(土星の電波放射の周期と同じ) の周期で回転しており、これは土星内部の自転周期と等しいと推定されている。[ 73 ]六角形の特徴は、目に見える大気中の他の雲のように経度がシフトしない。[ 74 ]この模様の起源については様々な憶測が飛び交っている。ほとんどの科学者は、大気中の定在波模様だと考えている。多角形は、実験室で流体の差動回転によって再現されている。[ 75 ] [ 76 ]

HSTによる南極域の画像では、ジェット気流の存在が示唆されているものの、強い極渦や六角形の定在波は確認されていない。[ 77 ] NASAは2006年11月、カッシーニ探査機が南極付近で「ハリケーンのような」嵐を観測し、その嵐には明確な眼壁が見られたと報告した。[ 78 ] [ 79 ]眼壁雲は、これまで地球以外の惑星では観測されていなかった。例えば、ガリレオ探査機の画像では、木星の大赤斑に眼壁は確認されていない。[ 80 ]

南極の嵐は数十億年も前から存在している可能性がある。[ 81 ]この渦は地球の大きさに匹敵し、風速は550 km/hである。[ 81 ]

磁気圏

土星の北極のオーロラ

土星には、単純で対称的な形状の固有磁場（磁気双極子）が存在する。赤道におけるその強度は0.2 ガウス（20μT  ）で、木星周辺の磁場の約20分の1であり、地球の磁場よりもわずかに弱い。[ 28 ]その結果、土星の磁気圏は木星よりもはるかに小さい。[ 82 ]

ボイジャー2号が磁気圏に入ったとき、太陽風の圧力は高く、磁気圏は土星の半径の19倍、つまり110万km（684,000マイル）しか広がっていなかったが[ 83 ]、数時間以内に拡大し、約3日間その状態が続いた。[ 84 ]おそらく、磁場は木星の磁場と同様に、金属水素ダイナモと呼ばれる液体金属水素層の電流によって生成される。[ 82 ]この磁気圏は、太陽から来る太陽風の粒子を効率的に偏向させる。衛星タイタンは土星の磁気圏の外側部分を周回しており、タイタンの外層大気の電離粒子からプラズマを供給している。 [ 28 ]土星の磁気圏は、地球と同様にオーロラを発生させる。[ 85 ]

軌道と回転

土星と太陽系の外惑星が太陽を周回するアニメーション
2001年から2029年までの土星の軌道中の地球から見た土星の模擬外観（衝）

土星と太陽の平均距離は14億キロメートル（9AU）以上です 。土星の平均公転速度は9.68km/sで、[ 6 ]土星が一周するのに10,759地球日（約29日）かかります。+土星は太陽の周りを一周するのに約1 ⁄ 2 年かかります[ 86 ]。[ 6 ]その結果、木星とほぼ5:2の平均運動共鳴を形成します。 [ 87 ]土星の楕円軌道は、地球の軌道面に対して2.48°傾いています。 [ 6 ]近日点と遠日点までの距離は、平均でそれぞれ9.195 AUと9.957 AUです。 [ 6 ] [ 88 ]土星の目に見える特徴は緯度に応じて異なる速度で回転し、複数の自転周期がさまざまな領域に割り当てられています（木星の場合のように）。

天文学者は土星の自転速度を特定するために3つの異なるシステムを使用しています。システムIは10時間14分00秒（844.3°/日）の周期を持ち、赤道帯、南赤道帯、北赤道帯を包含しています。極域はシステムIと同様の自転速度を持つと考えられています。北極と南極を除く土星のその他の緯度はすべてシステムIIとして示され、自転周期は10時間38分25.4秒（810.76°/日）に割り当てられています。システムIIIは土星の内部自転速度を指します。ボイジャー1号とボイジャー2号によって検出された惑星からの電波放射に基づくと、[ 89 ]システムIIIの自転周期は10時間39分22.4秒（810.8°/日）です。システムIIIはシステムIIにほぼ取って代わりました。[ 90 ]

内部の自転周期の正確な値は未だ解明されていない。2004年に土星に接近したカッシーニは、土星の電波自転周期が著しく増加し、約10時間45分45秒± 36秒になったことを発見した。[ 91 ] [ 92 ]カッシーニ、ボイジャー、パイオニア探査機による様々な測定結果を総合すると、土星の自転周期（土星全体の自転速度）は10時間32分35秒と推定される。[ 93 ] Cリングの研究では、自転周期は10時間33分38秒とされている。+ 1分52秒− 1分19秒. [ 18 ] [ 19 ]

2007年3月、土星からの電波放射の変動が土星の自転速度と一致していないことが判明しました。この変動は、土星の衛星エンケラドゥスの間欠泉活動によって引き起こされた可能性があります。この活動によって土星の軌道上に放出された水蒸気は帯電し、土星の磁場に抵抗を与え、土星の自転速度を惑星の自転速度に対してわずかに遅くします。[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ]

土星にはトロヤ群小惑星が1つだけ存在し、2019 UO 14と命名されている。そのトロヤ群小惑星の軌道は2024年9月に発表されており、土星の軌道に沿って太陽から60°前方に位置する安定したL 4ラグランジュ点を周回している。 [ 97 ]この発見により、トロヤ群小惑星が全く存在しないのは水星のみとなった。土星のトロヤ群小惑星の数が少なかった理由は、永年共鳴を含む軌道共鳴機構によるものと考えられている。 [ 98 ]

天然衛星

土星とその環、そしてミマスからレアまでの主要な氷の衛星の想像図

土星には274の衛星が知られており、[ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]そのうち63には正式な名前が付けられている。[ 12 ] [ 11 ]土星の環には直径40～500メートルの小衛星が数十から数百個存在するという証拠があるが[ 103 ] 、これらは真の衛星とは考えられていない。最大の衛星タイタンは、環を含め、土星の周りを公転する質量の90%以上を占めている。[ 104 ]土星で2番目に大きい衛星レアには、希薄な大気とともに、希薄な環系が存在する可能性がある。[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]

その他の衛星の多くは小さく、そのうち131個は直径50km未満です。[ 109 ]伝統的に、土星の衛星のほとんどはギリシャ神話のタイタンにちなんで名付けられてきました。タイタンは太陽系で唯一、大規模な大気を持つ衛星であり、[ 110 ] [ 111 ]複雑な有機化学反応が起こります。また、炭化水素湖を持つ唯一の衛星でもあります。[ 112 ] [ 113 ]

2013年6月6日、IAA-CSICの科学者らは、タイタンの上層大気中に多環芳香族炭化水素が検出されたと報告した。これは生命の源となる可能性がある。[ 114 ] 2014年6月23日、NASAは、タイタンの大気中の窒素はオールトの雲の物質に由来するものであり、彗星と関連したものであり、土星を形成した物質に由来するものではないという強力な証拠があると主張した。[ 115 ]

土星の衛星エンケラドゥスは、彗星と化学組成が似ていることから[ 116 ] 、微生物の潜在的な生息地であると考えられてきました。[ 117 ] [ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]この可能性の証拠として、衛星の塩分を多く含む粒子が「海のような」組成をしていることが挙げられます。これは、エンケラドゥスから噴出した氷のほとんどが、液体の塩水の蒸発によって生じたものであることを示しています。[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] 2015年にカッシーニがエンケラドゥスの噴煙を通過した際に、メタン生成によって生きる生命体を維持するための成分のほとんどが発見されました。[ 124 ]

2014年4月、NASAの科学者たちは、2013年4月15日にカッシーニによって撮影されたAリング内に新しい衛星が形成され始めた可能性があると報告した。[ 125 ]

惑星の環

2004年10月にカッシーニによって撮影された土星の環は、太陽系で最も大きく目立つ環です。[ 49 ]

土星は、その視覚的に独特な環のシステムで最もよく知られているだろう。 [ 49 ]環は土星の赤道から6,630～120,700キロメートル（4,120～75,000マイル）外側に広がり、平均約20メートル（66フィート）の厚さがある。環は主に水の氷で構成され、微量のソリン不純物と約7％の非晶質炭素が散らばっている。[ 126 ]環を構成する粒子の大きさは、塵の粒から10メートルまで様々である。[ 127 ]他の巨大ガス惑星にも環システムがあるが、土星の環は最大かつ最も目に見える。

リングの年齢については議論がある。一方の説は、リングは古く、土星と同時に元の星雲物質から形成された（約46億年前）[ 128 ] 、あるいはLHBの直後（約41億年前から38億年前）に形成されたというものだ。[ 129 ] [ 130 ]他方の説は、リングははるかに新しく、約1億年前に形成されたというものだ。[ 131 ] [ 132 ] [ 133 ]後者の説を支持するMITの研究チームは、リングは土星の破壊された衛星「クリサリス」の残骸であると提唱している。[ 134 ]

主環の外側、惑星から1200万km（750万マイル）の距離には、まばらなフェーベ環があります。フェーベ環は他の環に対して27°傾いており、フェーベ環と同様に逆行軌道を描いています。[ 135 ]

土星の衛星の中には、パンドラやプロメテウスなどがあり、環を閉じ込めて広がるのを防ぐ羊飼い衛星として機能している。 [ 136 ]パンとアトラスは土星の環に弱い線状の密度波を引き起こし、それにより環の質量のより信頼性の高い計算が可能になった。[ 137 ]

2007 年 5 月 9 日に撮影された、土星の D、C、B、A、F リング (左から右) の光が当たっていない側のカッシーニ狭角カメラ画像の自然色のモザイク。距離は土星の中心までです。

観測と探検の歴史

土星の観測と探査は、(1)近代以前の肉眼による観測、 (2)17世紀に始まった地球からの望遠鏡による観測、(3)軌道上またはフライバイによる宇宙探査の3つの段階に分けられます。21世紀においても、地球からの望遠鏡観測（ハッブル宇宙望遠鏡のような地球周回天文台を含む）と、2017年に退役するまで土星周回探査機 カッシーニによる観測が続けられています。

望遠鏡以前の観測

土星は先史時代から知られており[ 138 ]、初期の有史においては様々な神話の主要人物でした。バビロニアの天文学者は土星の運動を体系的に観測し記録しました[ 139 ] 。古代ギリシャでは、この惑星はΦαίνων Phainonとして知られていました[ 140 ]。ローマ時代には「土星の星」または「太陽の星（すなわちヘリオス）」として知られていました[ 141 ] [ 142 ] 。古代ローマ神話では、惑星Phainonはこの農耕神に捧げられたものであり、現代の名前もそこから来ています[ 143 ] 。ローマ人はサトゥルヌス神をギリシャ神クロノスと同等とみなしていました。現代ギリシャ語では、この惑星はクロノス（Κρόνος：Kronos）という名前で呼ばれています[ 144 ] 。

ギリシャの科学者プトレマイオスは、土星が衝にある間に観測したデータに基づいて、土星の軌道を計算しました。[ 145 ]ヒンドゥー占星術では、ナヴァグラハと呼ばれる9つの占星術上の天体があります。土星は「シャニ」として知られ、人生における善行と悪行に基づいてすべての人を裁きます。[ 143 ] [ 145 ]古代中国と日本の文化では、土星は「地球の星」または「土星」（土星）とされていました。これは、伝統的に自然界の要素を分類するために使用されていた五行説に基づいています。[ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]

ヘブライ語で、土星はシャバタイと呼ばれます。[ 149 ]その天使はカシエルです。その知性、あるいは有益な霊はアグシュル（ヘブライ語：אגיאל、ローマ字：  ʿAgyal）[ 150 ]、そのより暗い霊（悪魔）はズズル（ヘブライ語：זאזל、ローマ字：  Zazl）です。[ 150 ] [ 151 ] [ 152 ]ザゼルはソロモンの魔術で召喚される偉大な天使であり、「愛の呪文に効力を持つ」と描写されています。[ 153 ] [ 154 ]オスマントルコ語、ウルドゥー語、マレー語では、ザゼルの名前は「ズハル」であり、これはアラビア語（アラビア語：زحل、ローマ字：  Zuhal）に由来する。[ 151 ]

望遠鏡による宇宙飛行前の観測

ガリレオ・ガリレイは1610年に土星の環を観測したが、それが何であるかを判定することはできなかった。
ロバート・フックは、 1666 年にこの土星の絵の中で、球体と環が互いに落とす影 ( aとb ) に注目しました。

土星の環を解像するには少なくとも15mm径の望遠鏡が必要であり[ 155 ] 、クリスティアーン・ホイヘンスが1655年に環を発見し、1659年にその観測結果を発表するまで、その存在は知られていなかった。ガリレオは1610年に原始的な望遠鏡で[ 156 ] [ 157 ] 、土星が2つの衛星によって完全に丸く見えないと誤って考えていた。[ 158 ] [ 159 ]

ホイヘンスが望遠鏡の倍率を上げたことでこの考えは覆され、環は初めて真に観測されました。ホイヘンスは土星の衛星タイタンを発見しました。ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニは後に、イアペトゥス、レア、テティス、ディオネの4つの衛星を発見しました。1675年、カッシーニは現在カッシーニの間隙として知られている領域を発見しました。[ 160 ]

1789年にウィリアム・ハーシェルがミマスとエンケラドゥスという2つの衛星を発見するまで、それ以上重要な発見はありませんでした。タイタンと共鳴する不規則な形状の衛星ヒュペリオンは、1848年にイギリスの調査隊によって発見されました。[ 161 ]

1899年、ウィリアム・ヘンリー・ピカリングは、土星の大きな衛星とは異なり、土星と同期して自転しない、非常に不規則な衛星「フェーベ」を発見しました。 [ 161 ]フェーベはそのような衛星として初めて発見され、逆行軌道で土星を周回するのに1年以上かかりました。20世紀初頭、タイタンの研究により、1944年にタイタンには厚い大気があることが確認されました。これは太陽系の衛星の中では他に類を見ない特徴です。[ 162 ]

宇宙飛行ミッション

パイオニア11号フライバイ

パイオニア11号による土星の画像

パイオニア11号は1979年9月に土星に初めてフライバイし、土星の雲頂から2万キロメートル（1万2000マイル）以内を通過しました。土星といくつかの衛星の画像が撮影されましたが、解像度が低すぎて表面の詳細を判別できませんでした。この探査機はまた、土星の環の調査を行い、薄いFリングと、環の暗い隙間が高位相角（太陽方向）で見ると明るく見えるという事実を明らかにしました。これは、そこに微細な光散乱物質が含まれていることを意味します。さらに、パイオニア11号はタイタンの温度も測定しました。 [ 163 ]

ボイジャーのフライバイ

1980年11月、ボイジャー1号探査機は土星系を訪れました。土星、その環、そして衛星の高解像度画像を初めて地球に送り返しました。様々な衛星の表面の特徴が初めて観測されました。ボイジャー1号はタイタンに接近し、その大気に関する知見を深めました。このフライバイにより、タイタンの大気は可視光線では透過できないことが証明され、そのため表面の詳細は観測できませんでした。このフライバイにより、探査機の軌道は太陽系平面から外れました。[ 164 ]

ほぼ1年後の1981年8月、ボイジャー2号は土星系の調査を継続しました。土星の衛星のより詳細な画像に加え、大気と環の変化の証拠も得られました。フライバイ中、探査機の回転式カメラプラットフォームは数日間動かなくなり、予定されていた画像の一部が失われました。土星の重力を利用して、探査機は天王星への軌道を決定しました。[ 164 ]

探査機は、惑星のリングの近くまたはリング内を周回するいくつかの新しい衛星、および小さなマクスウェルギャップ（Cリング内の隙間）とキーラーギャップ（ Aリング内の幅42kmの隙間）を発見し、確認した。[ 165 ]

カッシーニ・ホイヘンス宇宙船

エンケラドゥスの南極では、タイガーストライプに沿った多くの場所から間欠泉が噴き出している。[ 166 ]

カッシーニ・ホイヘンス宇宙探査機は2004年7月1日に土星周回軌道に入った。2004年6月にはフェーベに接近し、高解像度の画像とデータを送信した。カッシーニは土星最大の衛星タイタンをフライバイし、多数の島や山々を含む大きな湖とその海岸線のレーダー画像を撮影した。探査機は2004年12月25日にホイヘンス探査機を放出するまでに、2回のタイタンフライバイを完了した。ホイヘンスは2005年1月14日にタイタンの表面に着陸した。[ 167 ]

2005年初頭から、科学者たちはカッシーニ探査機を用いて土星の雷の追跡を開始しました。雷の強さは地球の雷の約1,000倍です。[ 168 ]

2006年、NASAは、土星の衛星エンケラドゥスにおいて、地表から数十メートル以内に液体の水の貯留層があり、間欠泉として噴出している証拠をカッシーニが発見したと報告しました。これらの氷粒子の噴流は、土星の衛星の南極地域の噴出孔から土星の周回軌道上に放出されています。[ 169 ]エンケラドゥスでは100以上の間欠泉が確認されています。[ 166 ] 2011年5月、NASAの科学者たちは、エンケラドゥスが「太陽系において、地球以外で生命が存在する可能性が最も高い場所として浮上しつつある」と報告しました。[ 170 ] [ 171 ]

カッシーニから見ると、土星が太陽を覆う。Fリングを含むリングが見える。

カッシーニの写真により、土星の明るい主環の外側、G環とE環の内側に、これまで発見されていなかった惑星環が明らかになった。この環の起源は、ヤヌス環とエピメテウス環への隕石の衝突ではないかと仮説が立てられている。[ 172 ] 2006年7月、タイタンの北極付近の炭化水素湖の画像が返送され、2007年1月にその存在が確認された。2007年3月、北極付近で炭化水素の海が発見され、その最大のものはカスピ海とほぼ同じ大きさであった。[ 173 ] 2006年10月、探査機は土星の南極に直径8,000km（5,000マイル）のサイクロンのような嵐と眼壁を検出した。[ 174 ]

2004年から2009年11月2日まで、探査機は8つの新しい衛星を発見し、確認した。[ 175 ] 2013年4月、カッシーニは土星の北極で地球の20倍の大きさで風速530 km/h（330 mph）を超えるハリケーンの画像を送信した。[ 176 ] 2017年9月15日、カッシーニ・ホイヘンス宇宙船はミッションの「グランドフィナーレ」として、土星と土星の内輪の間の隙間を数回通過した。[ 177 ] [ 178 ]カッシーニの大気圏突入によりミッションは終了した。

将来のミッションの可能性

土星探査の継続は、NASAが現在進行中のニューフロンティア計画の一環として、依然として実行可能な選択肢であると考えられている。NASAは以前、土星大気圏突入探査機（ SATPR）や、ドラゴンフライによる土星の衛星タイタンとエンケラドゥスにおける居住可能性と生命発見の可能性に関する調査を含む土星探査計画の提出を要請していた。[ 179 ] [ 180 ]

観察

アマチュア望遠鏡による土星の眺め

土星は、地球から肉眼で容易に見える5つの惑星の中で最も遠くにあります。他の4つは、水星、金星、火星、木星です。（天王星と、時折ベスタは暗い夜空で肉眼で見ることができます。）土星は、夜空で肉眼では明るい黄色がかった光点として見えます。土星の平均見かけの等級は0.46で、標準偏差は0.34です。[ 25 ]等級の変化のほとんどは、太陽と地球に対する環の傾斜によるものです。最も明るい等級-0.55は、環の面が最も傾いているとき近くに発生し、最も暗い等級1.17は、環の面が最も傾いていないとき近くに発生します。[ 25 ]

Wikinewsには関連ニュースがあります:

土星が黄道の星座を背景に黄道を一周するのに約29.4年かかります。ほとんどの人にとって、土星の環を鮮明に捉えるには、少なくとも30倍の倍率を持つ光学機器（非常に大きな双眼鏡または小型の望遠鏡）が必要になります。[ 49 ] [ 155 ]

地球がリング面を通過するのは土星の年（地球の約15年）に2回起こりますが、リングは非常に薄いため、一時的に視界から消えてしまいます。このような「消失」は最近では2025年に発生しましたが、土星が太陽に近すぎたため観測できませんでした。[ 181 ]

土星とその環は、惑星が衝、または衝に近い状態（惑星の離角が 180° のとき）にあるときに最もよく見え、空では太陽の反対側に見えます。土星の衝は毎年（約 378 日ごとに）起こり、その結果、惑星が最も明るく見えます。地球と土星はどちらも偏心軌道で太陽の周りを回っています。つまり、太陽からの距離は時間とともに変化し、したがって互いの距離も変化します。そのため、土星の明るさは衝ごとに異なります。土星は、環がより見やすくなるように角度が付いているときも、より明るく見えます。たとえば、2002 年 12 月 17 日の衝の際には、土星の環が地球に対して好ましい方向を向いていたため、最も明るく見えました[ 182 ] 。ただし、2003 年後半には土星は地球と太陽にさらに近づいていました[ 182 ]。

時折、土星は月によって掩蔽されます（つまり、月が空で土星を覆い隠します）。太陽系の他の惑星と同様に、土星の掩蔽は「季節」によって起こります。土星掩蔽は約12ヶ月間、毎月発生し、その後約5年間、そのような活動が記録されない期間が続きます。月の軌道は土星の軌道に対して数度傾いているため、掩蔽は土星が天空上で2つの平面が交差する点の1つに近い場合にのみ発生します（土星の1年の長さと、月の軌道の18.6地球年に相当する交点歳差運動周期の両方が、この周期性に影響を与えます）。[ 183 ]

フィクションでは

土星は、少なくとも1752年にヴォルテールが小説『ミクロメガ』を出版して以来、フィクションに頻繁に登場する。[ 184 ]初期の作品では土星は一般的に固体として描かれていたが、[ 185 ]後に土星はガス惑星として正しく記述された。土星の衛星、特にタイタンもフィクションに登場する。[ 186 ]

参照

注記

  1. ^左下の点はタイタンです
  2. ^ a b c d e f g 1気圧のレベルを指します

参考文献

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