惑星はどのように形成されるのでしょうか?より高度な文明によってそれが整えられたと言う人もいます。これは信頼できるでしょうか?

この記事はネットユーザーからの質問に答えたもので、下のスクリーンショットをご覧ください。

はっきり言って、そうは思いません。

なぜなら、現代の天体物理学は宇宙の誕生と惑星の誕生の法則を明確に理解しているからです。この法則は「力」です。宇宙を現在の姿にしているのは、これまでに宇宙で発見された 4 つの基本的な力の作用です。

4 つの基本的な力とは、重力相互作用、電磁相互作用、強い相互作用、弱い相互作用を指します。これら4つの力については、これまでも何度も説明されてきましたので、今日は詳しくは触れません。

惑星は宇宙で最も数が多く、最もありふれた存在です。これらは、恒星や惑星など、宇宙に存在する個々の球状の天体として理解することができます。太陽系には球状の惑星はそれほど多くありません。球形に見えるのは、太陽、8 つの主要な惑星、12 個の準惑星、いくつかの大きな惑星の衛星、およびいくつかの小惑星だけです。

惑星は主に重力によって球形になります。

万有引力の法則は近代科学の先駆者であるアイザック・ニュートンによって発見されました。それは人類が発見した 4 つの基本的な力のうち最初のものです。それ以来、人類の宇宙に対する理解は近代科学の時代に入りました。万有引力の核心は、物体が質量を持っている限り、大きさに関係なく互いに引き合うということであり、重力の大きさは質量に比例し、距離の二乗に反比例するという法則に従います。

万有引力の法則は、F=GMm/r^2 と表されます。ここで、F は重力の値を表し、単位は N (ニュートン、N=kg*m/s^2) です。 G は万有引力定数、つまり 2 つの 1 kg の物体間の距離が 1 メートルのときの重力であり、そのおおよその値は 6.67*10^-11N·m^2/kg^2 です。 M と m は、重力相互作用の大きさと 2 つの物体の質量（単位は kg）です。 r は、重力的に相互作用する 2 つの物体の質量中心間の距離です。

重力の作用により、気体や液体などの流体は凝縮する限り球形に近づきます。岩石質固体惑星は、形成初期段階では溶岩流体の状態で容易に球体を形成する可能性がある。しかし、冷却後、球体の形成は質量と体積に関係しており、質量と体積が大きいほど、球体を形成する可能性が高くなります。

これは、あらゆる巨視的物質には互いに反対に働く 2 つの力が存在するためです。 1 つは電磁力であり、これは固体中の分子結合エネルギーとして現れ、物質が元の状態を維持することを要求します。一方、重力は地球上の重力として現れ、すべての物質が自身の質量中心に向かって引っ張られることを必要とします。バランスの結果、表面物質は質量の中心と同じ距離に引き寄せられ、惑星は球形になります。

2 つの力が互いに競合した後、重力が優勢になるため、惑星は球形になります。この「利点」はどれほど大きいのでしょうか?重力の力によって、物質内部の電磁力によって保持されている物質形態を破壊するのに十分な物質形態が形成されます。 （下の写真をご覧ください）

突起が自発的に崩壊するのに十分な力を生成するためには、次の条件を満たす必要があります：4/3πGρrh＞E0/μ。

ここで、ρ は岩石惑星の平均密度、r は惑星の半径、h は惑星表面の突起の高さ、μ は分子のモル質量、E0 は分子 1 モルあたりの結合エネルギーです。

このことから、惑星の表面の突起の高さは密度 (質量) と体積 (質量中心からの距離) によって制限されていることがわかります。与えられた密度条件下では、惑星が大きいほど、球形に見える可能性が高くなります。たとえば、地球の密度は 5.5*10^3 kg/m^3 です。地球と同様の密度を持つ惑星の場合、表面の突起が 0.01r 以下になるためには、惑星の半径は少なくとも 2300km (キロメートルまたはキロメートル) でなければなりません。

惑星の質量と体積が増加し続けると、表面の突起の高さの比率はますます小さくなり、惑星の質量と体積が減少し続けると、表面の突起の高さの比率はますます大きくなります。計算の結果、地球と同じ密度を持つ惑星の体積半径が700km未満の場合、その表面の突出は0.1rに達する可能性があります。突起が小さいほど、突起は高くなります。つまり、半径 700 km の惑星の頂上は 70 km に達する可能性があり、半径 500 km の惑星の頂上は 100 km に達する可能性があります。

このように、惑星が球形になることは不可能です。もちろん、これは地球と同程度の密度を持つ惑星が球形と呼ばれるための条件です。密度が非常に小さい場合、または表面が流体である場合、球体の体積はさらに小さくなることがあります。科学者は、天体が球形になるための条件を次のように説明しています。質量が固体の重力を克服して静水圧平衡を達成するのに十分であることです。

太陽系には球状の惑星がいくつありますか？

太陽系には、体積半径が700キロメートルを超える惑星が約40個あります。彼らです：

太陽の半径は69.6km、質量は1.989×10^30kgで、太陽系全体の質量の99.86%を占めています。 8 つの惑星は、太陽に近いものから遠いものの順に、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星です。体積、半径、質量については詳しく説明しません。ご興味がございましたら、関連情報を検索していただけます。

確認されている準惑星とその候補は、冥王星、カロン、エリス、ケレス、マケマケ、ハウメア、ゴンゴンの 7 つです。このうち、カロン、ケレス、ハウメアは半径が700km未満なので、あまり球形ではありません。ハウメアはオリーブの形をしています（上の写真）。

半径が 700 km を超える衛星は、大きいものから小さいものの順に、ガニメデ、タイタン、カリスト、イオ、月、エウロパ、トリトン、チタニア、レア、チタニア、イアペトゥスの 11 個あります。最大のガニメデの半径は2631km、最小のイアペトゥスの半径は735kmです。

もちろん、氷天体の中には直径がわずか 150 km 程度と非常に小さく、球形をしているものもあります。これは、これらの惑星の表面が水やメタンなどの流体によって形成された氷で構成されているためです。このような衛星は 9 個あります。

氷の天体もいくつか発見されており、その中には球形に近いものもあります。これらはまだ発見され、観察されている段階なので、一つずつ紹介するわけではありません。

惑星形成のプロセス

宇宙の惑星は主に惑星系に集中しています。惑星系とは、惑星、衛星、準惑星、小惑星、彗星、星間塵など、恒星を中心とした天体システムを指します。これらの天体はすべて、太陽系などの主星の重力の影響を受けて主星の周りを回っています。

実際、惑星の下にあるすべての天体は恒星の補助的な構造です。これらは、恒星の形成中に惑星の円盤内でいくつかの小さな粒子が凝縮することによって形成されます。これらの小さな粒子を凝縮させる力は重力です。

星形成の母体は星雲であり、分子雲または星間塵とも呼ばれます。その主成分は、宇宙で最も軽い元素である水素とヘリウムです。また、水素やヘリウムよりも重い元素も約 1% 含まれています。この分子雲の発生源とは割合が異なります。ビッグバンの初期に形成された最古の分子雲には水素とヘリウムしか含まれておらず、リチウムはほとんど含まれておらず、他の重元素は含まれていませんでした。より多くの重元素が生成された理由は、恒星の核融合と超新星爆発によるものでした。

私たちの太陽系は超新星爆発後の星雲から形成されましたが、その星雲は数回の爆発によって形成された可能性が高いです。このため、太陽はわずか 1% 程度の重元素で構成されており、私たちが住む地球上の重元素の割合はさらに大きくなります。

星雲粒子間の重力は極めて小さいですが、それでもゆっくりと互いに引き合い、近づいていきます。超新星爆発による重力波などの擾乱に遭遇すると、この凝縮は加速します。それらがどんどん接近していくと、次第に球状の塊となり、それらの間の重力はますます強くなります。

不均衡な収縮により、星雲団は徐々に回転し、回転の遠心力によって赤道面に星雲円盤、つまり塵の円盤が形成されます。この星雲円盤は惑星円盤と呼ばれます。このシステム内の将来の惑星とすべての小天体は、このディスク内で形成され、機能します。

重力の影響により、中心部分の星雲はどんどん収縮し、最終的には崩壊傾向を形成します。中心部分の非常に高い圧力と高温により、水素原子の核外電子が剥ぎ取られ、原子核同士の激しい衝突と融合が起こり、核融合が起こります。核融合による巨大な放​​射線圧が星雲の内側への収縮圧力を相殺し、徐々にバランスを取りながら放射線エネルギーを外部に放出し続けます。星が誕生し、主系列段階に入ります。

星が誕生するための基本条件は、集まった星雲の質量が太陽の質量の少なくとも0.07倍でなければならないということです。この方法でのみ、コアの圧力と温度が持続的な核融合を活性化するのに十分なものになります。星の質量が小さいほど、中心圧力が低くなり、温度も低くなるため、核融合反応は穏やかになり、燃料消費が少なくなり、寿命も長くなります。逆に、質量が大きく、炉心圧力が高く、温度が高くなるほど、核融合反応は激しくなり、燃料の消費が速くなり、寿命は短くなります。

最も質量の小さい恒星は赤色矮星と呼ばれ、寿命は最長で数兆年に達することもあります。現在発見されている最も質量の大きい恒星は、R136a1のように太陽の200倍以上の質量を持ち、その寿命はわずか300万年ほどである。

このようにして太陽系が形成されました。太陽は黄色矮星と呼ばれる小質量から中質量の恒星で、寿命は約100億年です。太陽の形成中に、システム全体の質量の 99.86% が吸収されました。同時に、惑星円盤内の小さな粒子、小石、その他の天体の破片が衝突し、互いに引き合い、まるで雪玉がどんどん大きく転がっていくように、徐々に凝縮し、徐々に惑星を形成しました。

惑星は、その軌道上にあるすべての破片と天体を飲み込み、単一の軌道を占有します。あらゆるサイズのオブジェクトが形成されるにつれて、ディスクはますます空になります。

太陽の重力の影響を受けて、これらの惑星や天体のほとんどすべてがこの惑星円盤上で太陽の周りを回転しており、この円盤は黄道と呼ばれます。それぞれの惑星は形成過程でさまざまな衝撃を受けたため、自転軸が傾き、傾斜角度が異なっていました。

多くの小さな天体は惑星の重力に引き寄せられて惑星の周りを回っており、衛星と呼ばれます。たとえば、月は地球の唯一の衛星ですが、水星と金星には衛星がなく、火星には 2 つの衛星があり、木星、土星、天王星、海王星には多くの衛星があり、大小合わせて 200 個以上の衛星があります。

宇宙には何万もの銀河があり、無数の恒星や惑星があります。星にも寿命があるので、これらの惑星は絶えず誕生と死を繰り返しています。したがって、惑星の形成は高度な文明によって整えられたものではなく、自然法則の現れです。惑星の形成に影響を与える最大の力は重力です。

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