土星の衛星と環
土星の衛星と環（どせいのえいせいとわ）では、土星の衛星と環について述べる。
2009年10月までに、土星には64個の衛星（うち3個は不確実）および12本の環（不確実）と6本の隙間が発見されており、2009年5月までに衛星のうち53個が命名されている。
目次
衛星
発見
土星の衛星は、地上観測により19世紀までに9個が発見されていたが、その他の多くの衛星が発見されたのはごく最近である。なお、1861年にヘルマン・ゴルトシュミットがキロンを、1905年にウィリアム・ヘンリー・ピッカリングがテミスを“発見”したと報告したが、どちらもそれ以降観測されることはなく、幻の衛星となった。
- 1966年にヤヌスが発見された（少し後にエピメテウスも観測されているが、当時はヤヌスと同一視されていた）。
- 1980年と1981年、ボイジャーにより8個の衛星が発見された（エピメテウスを含む。なお、この時は誤認や重複もあったため、仮符号の数と実際の衛星数は一致しない）。
- 2000年の調査で12個、2003年に更に1個の衛星が発見された。
- 2004年夏、カッシーニの観測によりさらに3個の衛星が発見された。F環の中で見つかった3個の衛星「かもしれない」ものを含めれば、衛星数はこの時点で37個に増加した。
- 2004年11月16日、カッシーニ計画の科学者たちは土星の環の中に数個の衛星の存在を示唆する構造があると発表した（翌年確認されたダフニスはその一つ）。
- 2005年5月3日、アメリカのハワイ大学教授デビッド・C・ジューイット[1]のチームは、ハワイ・マウナケア天文台群にあるすばる望遠鏡（日本）、ジェミニ北望遠鏡（アメリカ、イギリス、カナダ、アルゼンチン、オーストラリア、ブラジル、チリ）などを用いた観測により、小さな衛星（推定直径は3 - 7km）をまとめて12個発見したと発表した。これらのうち11個は他の主要な土星の衛星の軌道と逆行して公転しているが、もともと小惑星などが土星の重力に捕らえられたものと考えられている。
- 2005年5月10日、アメリカ航空宇宙局 (NASA) は、土星探査機カッシーニが土星の環にある「キーラーの間隙」を撮影した写真の中から、新たな衛星（直径約7km）を発見したと発表した[2][3]。
- 2006年7月7日、ハワイ大学のジューイットらの研究チームは、すばる望遠鏡を用いて新たな衛星を9個発見したと発表。
- 2006年9月20日、NASA は、カッシーニの観測により、F環とG環の間に新たに環がある事が確認されたと発表。
- 2007年4月から7月にかけて、計4個の衛星の発見が報告された。
- 2009年3月3日、NASA は、2008年8月15日にカッシーニがG環にある弧状環を撮影した画像の分析中に新たな衛星を発見したと発表。推定される直径は約500m[4][5][6]。
内側の衛星群はギリシア神話のティーターン（巨神族）やギガース（巨人族）にちなんで命名されている。外側の衛星群では、逆行しているものは北欧神話、離心率の大きなものはガリア人の神話、それ以外はイヌイットの神話にちなんだ命名がされている。
分類
一部、境界が曖昧な点があるが土星の衛星は8群に分けることができる。
羊飼い衛星
羊飼い衛星は 土星の環の周囲、又は間隙の中を周回し、その重力によって土星の環の内外縁や間隙、空隙を維持しているものと考えられている。
この群にはパン、ダフニス、アトラス、プロメテウス、パンドラが属する。
調査中の衛星
S/2004 S 3、S/2004 S 4、S/2004 S 6 は衛星かF環の一部か現在調査中であり、確定済み衛星数には含まれていない。
共有軌道衛星
ヤヌスとエピメテウスは共有軌道衛星である。両者ともほぼ同じ衛星の直径を持ち、数キロメートルしか差のない軌道を公転している。公転周期の差により両者の衛星の距離は次第に近づいていくが、衝突はせずにある位置関係で、引力の相互作用により約4年毎に互いの軌道を交換する。詳細はエピメテウスの項目を参照。
内大衛星群
内側の大衛星群はE環の内側に軌道を持つ。
この群にはミマス、エンケラドゥス、テティス、ディオネが属する。
アルキオニデス（副群?）
内大衛星群の中にある小衛星のグループ。アイガイオン、メトネ、アンテ、パレネの4個が発見されている。
トロヤ衛星
トロヤ衛星はもう一種の共有軌道である。先述の共有軌道と同じく土星系特有であり、2009年現在、他の惑星系の衛星には同様の衛星軌道は見つかっていない。
小惑星のトロヤ群と同じように、テティスにはテレストとカリプソが、ディオネにはヘレネとポリデウケスが各大衛星の前後に60°離れたラグランジュ点にそれぞれ一つずつ存在し、土星を周回している。
外大衛星群
土星の最大級の衛星はE環の外側を周回し、別個の衛星群として考える事ができる。
この群にはレア、タイタン、ヒペリオン（他と比較すると少々小さく、自転や形状がかなり不規則である）、イアペトゥスが属する。
不規則衛星
内軌道の5群の正規衛星と比較し、外軌道の3群は全て軌道が特殊である。小惑星や太陽系外縁天体等の土星系外の天体が捕獲されたとの説もある。
右図は土星の不規則衛星の軌道をグラフに表したものである。Y軸に軌道の傾斜角を単位度で表す。グラフの上部が順行、下部が逆行衛星である。X軸は土星からの距離を表し、土星のヒル球（土星重力圏）の範囲（直径65Gm以内）を示す。各衛星の線は近土点距離、遠土点距離を結んだもので、線の長さが概ね離心率を表す。
名称の確定している衛星は黄色、仮名称の衛星は白、2005年以降に発表された衛星は灰色で示す。
イヌイット群
イヌイット群は順行軌道を持ち、各軌道要素が充分類似している（低離心率、高（40 - 50度）軌道傾斜角）衛星からなる群である。
この群にはキビウク、イジラク、パーリアク、シャルナク、タルクェクが属する。
北欧群
北欧群は土星の外周部を公転する逆行軌道を持つ衛星群である。
この群にはフェーベ、グレイプ、ヤールンサクサ、ムンディルファリ、スットゥングル、ハティ、スリュムル、エーギル、フェンリル、スルト、ユミル、ロゲ、フォルニョート。他に仮符号の衛星としてS/2004 S 13、S/2004 S 17、S/2004 S 12、S/2004 S 7などがある。他に後述のスカジ群、ナルヴィ群を含む。
スカジ群とナルヴィ群（副群）
スカジ群とナルヴィ群は単独の群ではなく、北欧群の中にある比較的軌道傾斜角の大きい衛星群（副群）である。2006年の新発見の衛星をあわせて軌道要素ごとに比較しても、特に軌道傾斜角において差が大きいようである。
スカジ群にはスカジ、スコル、ヒュロッキン、S/2006 S 1、ベルゲルミル、ファールバウティ、S/2006 S 3、カーリが属する。
ナルヴィ群は他の逆行衛星と比較しても傾斜角が大きく（黄道面から140度程度、土星の赤道面から110度程度）、スカジ群とは別に扱われている。ナルヴィ、ベストラが属する。
ガリア群
ガリア群は順行軌道を持ち、各軌道要素が充分類似している（高離心率、中（35度）軌道傾斜角）4つの衛星からなる群である。
この群にはアルビオリックス、ベビォン、エリアポ、タルヴォスが属する。
環
テンプレート:Seealso 2009年10月現在、12本の環が確認されている。地球からは、A, B, Cの環だけが目視することができる。
2006年9月15日に撮影された写真の解像によって同20日に見つかった環は、一つはF環とG環の間、一つはE環より外側にあり、それぞれ小さな衛星の軌道とほぼ一致している。
2009年10月7日にNASAが存在を発表した12本目の環は、土星表面から約600万から1200万kmの空間に広がり[7][8]、幅は約600万kmであり、太陽系で最大の環である。密度が小さいため、地球から肉眼で見ることはできないが、仮に見ることができれば満月の倍の大きさに見える[9]。
また、環には "division" または "gap" と呼ばれる隙間が6本見つかっている。division, gap のどちらも、日本語では「間隙」または「空隙」と区別なく訳されているので、以下、本項目では "division" を「間隙」、"gap" を「空隙」とした。間隙や空隙の中に、大きな衛星との軌道共鳴によって「リングレット」と呼ばれるごくかすかな環ができていることもある。
2012年に、F環から氷の粒が引きずり出されて、細長い尾のように見える「ミニジェット」が多数発見された[10]。
一覧表
| 名前 | 直径/幅 (km) |
質量 (kg) |
軌道 傾斜角 (度) |
離心率 | 平均 軌道半径 (km) |
公転周期 (日) |
発見 (年) |
位置 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (D環) | 7,500 | 67,000 - 74,500 | 1969 | ||||||
| (C環) | 17,500 | 74,500 - 92,000 | 1850 | ||||||
| (クーロンの空隙) | 100 | 77,800 | ? | ||||||
| (タイタン・リングレット) | ? | 77,800 | |||||||
| (マックスウェルの空隙) | 270 | 87,500 | 1981 | ||||||
| (B環) | 25,500 | 92,000 - 117,500 | 1655 | ||||||
| S/2009 S 1 | ~0.3 | <1011 | ~0 | ~0 | 117,000 | 0.47 | 2009 | B環 | |
| (ホイヘンスの空隙) | 285 - 440 | 117,680? | ? | ||||||
| (カッシーニの間隙) | 4,700 | 117,500 - 122,200 | 1675 | ||||||
| (A環) | 14,600 | 122,200 - 136,800 | 1655 | ||||||
| (エンケの間隙) | 325 | 133,570 | 1837 | ||||||
| XVIII | パン | 30 (35 × 35 × 23)(11) |
2.7 テンプレート:E | 0.001 | ~0.0003 | 133,584 | 0.57505(1) | 1990 | エンケの間隙 |
| (キーラーの空隙) | 35 | 136,530 | 1981 | ||||||
| XXXV | ダフニス | ~7 | ? | ~0 | 0.00 | 136,505(8) | 0.59408(1) | 2005 | キーラーの空隙 |
| (R/2004 S 1) | ? | 137,630 | 2004 | ||||||
| XV | アトラス | 31 (46 × 38 × 19)(11) |
1.1 テンプレート:E | 0.003 | 0.000 | 137,670 | 0.60169(1) | 1980 | A環外側の羊飼い衛星 |
| (R/2004 S 2) | ? | 138,900 | 2004 | ||||||
| XVI | プロメテウス | 86 (119 × 87 × 61)(11) |
3.3 テンプレート:E | 0.008 | 0.0024 | 139,380 | 0.61299(1) | 1980 | F環内側の羊飼い衛星 |
| S/2004 S 6(2) | ~5 | 140,130 | 0.61801 | 2004 | |||||
| S/2004 S 4(2) | ~5 | ~140,100 | 0.619(1) | 2004 | |||||
| （F環） | 30～500 | 140,210 | 1981 | ||||||
| S/2004 S 3(2)？ | ~5 | ~140,300 | ~0.62 | 2004 | F環外側の羊飼い衛星 | ||||
| XVII | パンドラ | 80 (103 × 79 × 64)(11) |
1.94 テンプレート:E | 0.050 | 0.0042 | 141,720 (3) | 0.62850(7) | 1980 | |
| (ヤヌス / エピメテウス環) | 5,000 | 149,000 - 154,000 | 2006 | ||||||
| XI | エピメテウス | 113 (135 × 108 × 105)(11) |
5.35 テンプレート:E | 0.335 | 0.009 | 151,422(7) | 0.69433(1) | 1980 | 共有軌道 |
| X | ヤヌス | 179 (193 × 173 × 137)(11) |
1.98 テンプレート:E | 0.165 | 0.007 | 151,472(7) | 0.69466(1) | 1966 | |
| (G環) | 8,000 | 165,800 - 173,800 | 1981 | ||||||
| LIII | アイガイオン[4][11] | 0.5 | ? | 0.001 | 0.0002 | 167,500 | 0.80812 | 2008 | アルキオニデス |
| (E環) | 300,000 | 180,000 - 480,000 | 1981 | ||||||
| I | ミマス | 397 (415 × 394 × 381)(12) |
3.84 テンプレート:E | 1.566 | 0.0202 | 185,404(3) | 0.942422(4) | 1789 | 内大衛星群 |
| XXXII | メトネ | 3 | ? | 0.007 | 0.001 | 194,440 | 1.00957(1) | 2004 | アルキオニデス |
| XLIX | アンテ | ~2 | ? | 0.1 | 0.001 | 197,700 | 1.03650 | 2007 | |
| (パレネ環) | 2,500 | 211,000 - 213,500 | 2006 | ||||||
| XXXIII | パレネ | 4 | ? | 0.181 | 0.004 | 212,280 | 1.15375(1) | 2004 | アルキオニデス |
| II | エンケラドゥス | 504 (513 × 503 × 497)(12) |
1.08 テンプレート:E | 0.010 | 0.0045 | 237,950(3) | 1.370218(4) | 1789 | 内大衛星群 （E環内） |
| III | テティス | 1,066 (1,081 × 1,062 × 1,055)(12) |
6.176 テンプレート:E | 0.168 | 0.00 | 294,619(3) | 1.887802(4) | 1684 | 内大衛星群 |
| XIII | テレスト | 24 (29 × 22 × 20)(11) |
? | 1.158 | 0.00 | 1980 | テティスのトロヤ衛星 | ||
| XIV | カリプソ | 21 (30 × 23 × 14)(11) |
? | 1.473 | 0.000 | 1980 | |||
| IV | ディオネ | 1,123 (1,128 × 1,122 × 1,121)(12) |
1.096 テンプレート:E | 0.002 | 0.0022 | 377,396(3) | 2.736915(4) | 1684 | 内大衛星群 |
| XII | ヘレネ | 33 (36 × 32 × 30) |
? | 0.212 | 0.0022 | 1980 | ディオネのトロヤ衛星 | ||
| XXXIV | ポリデウケス | 13 | ? | 0.177 | 0.0182 | 2004 | |||
| V | レア | 1,529 (1,535 × 1,525 × 1,526)(12) |
2.3166 テンプレート:E | 0.327 | 0.0012583 | 527,108(5) | 4.518212(5) | 1672 | 外大衛星群 |
| VI | タイタン | 5,151 | 1.345 テンプレート:E | 1.634 | 0.028880 | 1,221,930(3) | 15.94542 | 1655 | |
| VII | ヒペリオン | 292 (370 × 280 × 226) |
5.686 テンプレート:E | 0.568 | 0.1230061 | 1,481,010(3) | 21.27661 | 1848 | |
| VIII | イアペトゥス | 1,472 (1,494 × 1,498 × 1,425)(12) |
1.9739 テンプレート:E | 7.570 | 0.0286125 | 3,560,820 | 79.3215(1) | 1671 | |
| (フェーベ環) | 9,000,000 | 4,000,000 - 13,000,000 | 2009 | ||||||
| XXIV | キビウク(9) | ~16 | ? | 49.087 | 0.156 | 11,294,800(5) | 448.16(5) | 2000 | イヌイット群 |
| XXII | イジラク(9) | ~12 | ? | 50.212 | 0.343 | 11,355,316(5) | 451.77(5) | 2000 | |
| IX | フェーベ | 220 (230 × 220 × 210) |
7.2 テンプレート:E | 173.047 | 0.1562415 | 12,869,700 | -545.09 | 1899 | 北欧群 |
| XX | パーリアク(9) | ~22 | ? | 46.151 | 0.433 | 15,103,400(5) | 692.98(5) | 2000 | イヌイット群 |
| XXVII | スカジ(9) | ~8 | ? | 149.084 | 0.246 | 15,672,500(5) | -732.52(4,6) | 2000 | 北欧（スカジ）群 |
| XXVI | アルビオリックス(9) | ~32 | ? | 38.042 | 0.521 | 16,266,700(5) | 774.58(5) | 2000 | ガリア群 |
| S/2007 S 2 | ~6 | ? | 176.68 | 0.218 | 16,560,000 | -792.96(5) | 2007 | 北欧群 | |
| XXXVII | ベビォン(10) | ~6 | ? | 40.484 | 0.333 | 17,153,520(5) | 838.77(5) | 2004 | ガリア群 |
| XXVIII | エリアポ(9) | ~10 | ? | 38.109 | 0.534 | 17,236,900(5) | 844.89(5) | 2000 | |
| XLVII | スコル | ~6 | ? | 155.624 | ? | 17,473,800 | -862.37 | 2006 | 北欧（ス）群 |
| XXIX | シャルナク(9) | ~40 | ? | 45.798 | 0.479 | 17,766,600(5) | 884.88(5) | 2000 | イヌイット群 |
| LII | タルクェク(13) | ~7 | ? | 49.904 | 0.1081 | 17,910,600 | 894.86(5) | 2007 | |
| S/2004 S 13(10) | ~6 | ? | 167.379 | 0.261 | 18,056,300(5) | -905.848(4, 6) | 2004 | 北欧群 | |
| LI | グレイプ | ~6 | ? | 172.666 | ? | 18,065,700 | -906.56 | 2006 | |
| XLIV | ヒュロッキン | ~8 | ? | 153.272 | ? | 18,168,300 | -914.29 | 2006 | 北欧（ス）群 |
| L | ヤールンサクサ | ~6 | ? | 162.861 | ? | 18,556,900 | -943.78 | 2006 | 北欧群 |
| XXI | タルヴォス(9) | ~15 | ? | 34.679 | 0.547 | 18,562,800(5) | 944.23(5) | 2000 | ガリア群 |
| XXV | ムンディルファリ(9) | ~7 | ? | 169.378 | 0.198 | 18,725,800(5) | -956.70(4,6) | 2000 | 北欧群 |
| S/2006 S 1 | ~6 | ? | 154.232 | ? | 18,930,200 | -972.41 | 2006 | 北欧（ス）群 | |
| S/2004 S 17(10) | ~4 | ? | 166.881 | 0.226 | 19,099,200(5) | -985.45(4, 6) | 2004 | 北欧群 | |
| XXXVIII | ベルゲルミル(10) | ~6 | ? | 157.384 | 0.152 | 19,104,000(5) | -985.83(4,6) | 2004 | 北欧（ス）群 |
| XXXI | ナルヴィ | ~7 | ? | 137.292 | 0.320 | 19,395,200(5) | -1,008.45(4, 6) | 2003 | 北欧（ナルヴィ）群 |
| XXIII | スットゥングル(9) | ~7 | ? | 174.321 | 0.131 | 19,579,000(5) | -1,022.82(4, 6) | 2000 | 北欧群 |
| XLIII | ハティ(10) | ~6 | ? | 163.131 | 0.291 | 19,709,300(5) | -1,033.05(4, 6) | 2004 | |
| S/2004 S 12(10) | ~5 | ? | 164.042 | 0.396 | 19,905,900(5) | -1,048.54(4, 6) | 2004 | ||
| XL | ファールバウティ(10) | ~5 | ? | 158.361 | 0.209 | 19,984,800(5) | -1,054.78(4, 6) | 2004 | 北欧（ス）群 |
| XXX | スリュムル(9) | ~7 | ? | 174.524 | 0.453 | 20,278,100(5) | -1,078.09(4, 6) | 2000 | 北欧群 |
| XXXVI | エーギル(10) | ~6 | ? | 167.425 | 0.237 | 20,482,900(5) | -1,094.46(4, 6) | 2004 | |
| S/2007 S 3 | ~5 | ? | 177.22 | 0.130 | 20,518,500 | ~-1,100(5) | 2007 | ||
| XXXIX | ベストラ(10) | ~7 | ? | 147.395 | 0.772 | 20,570,000(5) | -1,101.45(4, 6) | 2004 | 北欧（ナ）群 |
| S/2004 S 7(10) | ~6 | ? | 165.596 | 0.554 | 20,576,700(5) | -1,101.99(4, 6) | 2004 | 北欧群 | |
| S/2006 S 3 | ~6 | ? | 150.817 | ? | 21,076,300 | -1,142.37 | 2006 | 北欧（ス）群 | |
| XLI | フェンリル(10) | ~4 | ? | 162.832 | 0.131 | 21,930,644(5) | -1,212.53(4, 6) | 2004 | 北欧群 |
| XLVIII | スルト | ~6 | ? | 166.918 | ? | 22,288,916 | -1,242.36 | 2006 | |
| XLV | カーリ | ~7 | ? | 148.384 | ? | 22,321,200 | -1,245.06 | 2006 | 北欧（ス）群 |
| XIX | ユミル(9) | ~18 | ? | 172.143 | 0.358 | 22,429,673(5) | -1,254.15(4, 6) | 2000 | 北欧群 |
| XLVI | ロゲ | ~6 | ? | 166.539 | ? | 22,984,322 | -1,300.95 | 2006 | |
| XLII | フォルニョート(10) | ~6 | ? | 167.886 | 0.186 | 24,504,879(5) | -1,432.16(4,6) | 2004 | |
- 注
- (1) IAU-MPC（国際天文学連合小惑星センター）が提供する衛星位置推算表のμ値を用いて軌道長半径から計算した。
- (2) 実際の衛星なのか、単にF環の濃い部分なのか未確定。
- (3) IAU-MPC が提供する衛星位置推算表のμ値を用いて公転周期から計算した。
- (4) NASA の発表による[12]。
- (5) IAU-MPC が提供する衛星位置推算表による[13]。
- (6) マイナスの公転周期は土星の自転に対する逆行軌道を示す。
- (7) NASA-JPL（ジェット推進研究所）の発表による[14]。
- (8) カッシーニの観測結果による[15]。
- (9) 2005年5月の時点で日本語読みが確定していない。
- (10) ジューイットのチームが発見した衛星。
- (11) カッシーニの観測結果による[16]。
- (12) カッシーニの観測結果による[17]。
- (13) 『小惑星回報』 による[18]。
関連項目
脚注
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- ↑ David Jewitt のウェブサイト（ハワイ大学）
- ↑ 藤原聡美、高森郁哉 「探査機『カッシーニ』、土星の輪の間隙で新衛星を発見」- WIRED.jp
- ↑ Amit Asaravala "New Moon Hides in Saturn Rings"- the time tv
- ↑ 4.0 4.1 IAU Circular No.9023 (Cassini Imaging Central Laboratory for OPerationS)
- ↑ 「土星のG環に小さな衛星を発見」- 天文ニュース（アストロアーツ）
- ↑ Joe Mason "Newfound Moon May Be Source of Outer Saturn Ring"- Mission News (NASA)
- ↑ テンプレート:Cite web
- ↑ テンプレート:Cite web
- ↑ テンプレート:Cite news
- ↑ 土星のF環に現れる「氷のミニジェット」
- ↑ 土星の新衛星、名前は「Aegaeon」に
- ↑ [1]
- ↑ "Natural Satellites Ephemeris Service"- IAU:MPC
- ↑ "Saturn： Moons", Solar System Exploration (NASA:JPL)
- ↑ Preston Dyches "Cassini Finds New Saturn Moon That Makes Waves"- Mission News (NASA)
- ↑ C. C. Porco, et al (2006) "Physical Characteristics and Possible Accretionary Origins for Saturn’s Small Satellites," Lunar and Planetary Science XXXVII, Lunar and Planetary Institute (LPI)
- ↑ P. C. Thomas et al (2006) "Shapes of the Saturnian Icy Satellites," Lunar and Planetary Science XXXVII, LPI
- ↑ Brian G. Marsden (2007) "S/2007 S 1,"Minor Planet Electronic Circular (MPEC) 2007-G38
