31・惑星(地球)誕生の道のり

数十億年前に天の川銀河で超新星の爆発がありました
このときに出来た炭素の測定であれば、今から46億年前。

大きな閃光はすぐに治まりましたが、その後は恒星の中身が宇宙に広く飛び散ります。

その飛散物は、たちどころに冷えて水素、炭素、窒素などの分子、硫黄やケイ素や鉄などのホコリや岩石、そして水が誕生します。超新星の爆発では膨大な水が生産されることが特徴のように思えます。

上記の物質が多量に集まっている場所を、暗黒星雲と呼んでいます。そこでは互いの重力作用で集合し、大小の天体も形成されます。

大小の天体は、新星爆発の直後に形成される場合もあるでしょう。物質濃度の濃い爆発直後が天体形成には有利とも思えます。新星爆発は分裂と考えてもあながち誤りではないでしょう。

大小の天体と岩石固形物は飛翔の慣性力が大きいため外へ向ってどんどん飛んでいきます。

その内（数十年〜数百年）、爆発の痕跡は薄れてしまい、中心の青白い星を除けば識別も難しくなります。
しかし大小の天体は更に何億年も進み続けて…

爆発からさほど離れてはいなかった太陽に遭遇します。

天の川銀河は200km/s〜300km/sで自転しています。太陽も自転に添う動きは勿論ですがそれ以外の動きもしています。同じことは爆発前の恒星にも言えるのですが、更に爆発の加速で大小の天体はより大きい速度を持っています。

天体は黄矢印の速度で太陽に近づきます。太陽が白矢印の方向へ移動しつつあれば、一番右の黄矢印の天体が太陽に捕まり、惑星になるでしょう。

この天体が地球であったとすれば、銀河の速度を別にして、黄矢印の速度は30km/s、太陽引力による作用の時間は3〜4カ月、黄点線のようなことであったでしょう。

太陽の引力を受け続けることで、30km/sの速度は徐々に角速度に変化していき、最後はすべて角速度になって、つり合います。その後は両者間の引き合う作用は消えています。

真ん中の黄矢印の天体は太陽に吸い込まれてしまうでしょう。左の黄矢印の天体は太陽の引力作用よりも遠ざかる距離が大きくなり宇宙の彼方へ去ってしまうでしょう。

太陽の進行方向の斜め前方へ進む天体であれば、太陽の引力作用をより長い時間受けることになり惑星になれるでしょう。それであればすべて左回りとなります。

ただし、ごく小さい惑星であったなら、小さいため方向が修正されやすいことから右回りに捕らわれることも多々あるでしょう。

太陽に捕らわれた それら右回りの極小惑星は、早々に左回りの大きい惑星に吸収されてしまい 末永く生き残ることにはなれないでしょう。

太陽が C の移動をしていたなら A とは対照的な状況になっていたでしょう。 B や D の移動であったなら、多くは太陽に吸収されてしまい今回の遭遇で惑星は誕生しないことになるでしょう。

太陽に捕らえられた惑星たちは、現在のようにほぼ黄道面に揃った角度ではなくて、相当にバラついていたとするのが自然ですす。上図では向こう側の半分は省略しています。

ここにある多数の天体は、時と場所を違えた幾多の超新星爆発で生まれた天体を一度に描き込んでおります。このことをご了承ください。


天王星の公転軌道のゆらぎ（摂動）を見て、その外側の海王星の存在が予測され発見に至ったのは有名な実話です。
※「海王星の発見」

天王星も海王星も太陽とはつり合っており、太陽との引力作用は消滅し、角速度が作用しています。

しかし天王星は海王星と つり合ってはいませんので両者の間には引力作用が働きます。両者が最寄りの位置に来た時、ゆらぎが発生します。でも角速度作用の方が勝り大事に至らず、ということなのでしょう。

上の蜘蛛の巣みたいな図を断面から見たのが下の図です。

惑星たちは自分だけの太陽距離半径と公転軌道傾斜角で周回していますから、最接近するのは、何回か周回する内の１回となります。３惑星以上が同時に接近することは稀でしょう。都合上並べています。

G1、G2、G3、G4、G5、はすべて惑星で、すべて太陽とつり合っていました。細い白点線で示します。惑星がつり合って周回すれば、半径距離の変化は、周回速度の変化と同義です。周回速度を一定に保つ力は、半径距離を一定に保つ力でもあります。

惑星G1 は惑星G2 とつり合ってはいませんから黄矢印の引力作用が働きます。それぞれは太陽からの角速度作用で半径距離を維持しますから、G1 や G2 は白矢印の方向へ動くしかありません。

惑星G2 と惑星G3 が接近したときも同様の移動が起こります。小さい惑星G4 や G5 は太陽とのつり合いを断ち切られ、大きい方の惑星に吸収されることもあるでしょう。G4 のように G2 と新たにつり合うことで衛星になる場合もあるでしょう。

長い時を経て大きめの惑星は最後には ひとつの面に沿ってしまいます。（注意：土星の輪が薄いのは別の理由でしょう、輪の構成物では互いの引力作用が小さすぎます。）

現在の太陽系の惑星たちは、適当な距離ほど離れて周回していますが、適当でない惑星は衝突や吸収で淘汰され、現在の間隔が残ったのではないでしょうか。

冥王星は公転軌道が他の惑星たちに比べて大きく外れていますので、太陽系への参加は随分と後なのでしょう（ゆくゆくは海王星に…）。或は、冥王星は大きな衛星のカロンと相互公転をしながら太陽を周回していますから、ジャイロのような機能が働いて自分を守っているのかもしれません。

惑星たちは当初は氷に覆われた天体であり、それぞれの大きさは現在と違い、大差ないほぼ似たような大きさであったでしょう。それが自然です。

はなはだ独断ではありますが、上図のような並びとなりました。地球が一番デカイのは、比重が惑星の中で一番大きいからです。理由は後ほど…

さらに、もうひとつの出来事が並行して進んでいたと思われます。


もうひとつの出来事…

彗星は太陽に近づく際、火星を過ぎた辺りから白い尾を引き始めます。尾が出来るのはは彗星が太陽風にさらされて、砂や氷の粒が宇宙に吹き飛ばされるためですね。

惑星は彗星に比べ重力が大きいので砂や氷の粒は飛ばされません。ですが…

太陽に近い惑星の氷塊は太陽に暖められて水と水蒸気になり、水蒸気は酸素や窒素や炭素などより軽いため上空に行ってしまいます。

最上空に行った水蒸気は太陽風に吹き飛ばされます。内側の水星から順に水が消えていくでしょう。＜詳しくは「12→月が地球から遠ざかる理由」を御覧ください＞ 上図では金星の水も消えています。

太陽風に吹き飛ばされた水蒸気は、宇宙を黄道面に沿って漂います。

外側の木星の辺りでは太陽の赤外線は弱いため木星の氷は解けません。太陽風も薄く弱くなります。よって宇宙を漂う水蒸気は木星に吸収蓄積されてしまいます。

漂う水蒸気が木星への吸収を逃れても、さらに外側の土星に吸収されてしまいます。内側の５惑星の水はほぼすべてが木星と土星に移動したと思われます。

水星の公転軌道傾斜角が他の惑星たちより大きいのは、水星と金星は太陽に近いため水の喪失が進み早々と軽量化したため、先の白矢印が間に合わなかったのでしょう。

外側の天王星と海王星だけが元の大きさを保っていると想像されます。

海水にはすべての元素が混ざっています。海水の量に比べるとそれは微量です。しかし水のみを蒸発で失えば、海水中の諸元素濃度は濃くなります。図に示すくらいの水量変化であれば、重い元素は海底に沈下し積ります。

海底は地上として現れ、普通であれば手に入れることが難しいであろう元素を含め、すべてが地上で見つかっています。現在地上で鉱脈をなす鉄なども海水に含まれていたと言われています。

現在の惑星において一番比重の大きい地球は、各種の重い元素を含んだ海水の体積に換算すれば、一番大きい氷の球体であっただろうと想像します。

また、地球にとって月は大きすぎると言われています。地球が巨大氷結球の時か、巨大水球の時に、月を衛星に捕らえたのであれば不思議ではありません。これほど太陽に近い位置で月を衛星にできたのも、地球が大きかった証拠でしょう。

あるいは、月と地球の構成物質がよく似ていることを考えるなら、同じ超新星の爆発で同時に誕生し直後に両者が連携し、ペアの状態で太陽に近づいたのかも知れまん。

また、延々と続く水の減少で地球が軽くなるため、月に及ぼす角速度は僅かづつ弱まります、そのせいで月は周回速度の遅い位置に移動します、つまり周回半径は毎年3cmづつ大きくなっているようです。

さらに、遠い昔においては、陸地は存在せず海面以下であったこと、初めて現れた陸地をゴンドワナと名づけたこと、などは地球を調べることで先刻知れ渡っています。

惑星の比重てす。
＜太陽　　1.41＞
水星　　5.43
金星　　5.20
地球　　5.52
火星　　3.93
木星　　1.33
土星　　0.69
天王星　1.32
海王星　1.64

内側の４惑星はいずれも大きい比重となっています。過去は水を主な構成物質としていたのに水だけが蒸発し消滅した、その証拠と推測するのが妥当と思います。

火星の比重が少し軽いのは、ひょっとして地中に氷が埋まって氷土となっている場所があるのかも知れません。

太陽の比重が 1．4 であるのは、太陽には水素が非常に多いのだが、宇宙に比較的多量に存在する鉄が寄せ集まっているからでしょう。

一方の外側惑星の比重が1．4 あたりであるのは、岩石の芯と多量の水（氷塊）によるものでしょう。

外側の４惑星の比重は太陽と似たような値なので、中身も太陽と同じ水素の（強い圧縮で固体の臨海を超えた重い比重の）金属体である、などとするのはいかがなものでしょうか。

表面で渦巻く赤茶色の（水素より軽いとする）物体は何だと説明するのでしょうか。

土星の比重が 0.69 となっているのは大変に興味深いですね。…だから水より軽い元素で構成されている、ということではないでしょう。

土星は太陽から遠く離れているため、土星の表面温度は-180℃だそうです。直径は約12万kmありますが、深さ２〜３万kmあたりでも極寒氷点下でしょう。すると、氷は接触しても水気がないので合体しません。

氷は-30℃〜-40℃あたり以下になると大変硬くなります。昔の冬の満州で戦車の車輪シャフトが折れて困った際に、茶筒に入れた水を凍らせて代用したという話を聞きました。大きくても小さくても非常に硬い氷だと思います。

さらに土星は楕円に変形した球体です。回転による拡散力で氷の隙間はより多くの大気を含んでいるでしょう。深い位置まで氷と大気が混在してている、と思うのですが。。

追記：
はやぶさが小惑星イトカワの物質を採取したのは氷片であったかもしれません、採取機器の帰還の際、大気圏突入で氷片は溶けて蒸発しますので工夫が必要ですね。塩分濃度を知りたかったです。

　　　２０１６．１０．１０　

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