衛星えいせい

衛星えいせい（えいせい、英語えいご: natural satellite）は、惑星わくせいや準じゅん惑星わくせい・小惑星しょうわくせいの周まわりを公転こうてんする天然てんねんの天体てんたい。ただし、惑星わくせいの環たまきなどを構成こうせいする氷こおりや岩石がんせきなどの小しょう天体てんたいは、普通ふつうは衛星えいせいとは呼よばれない。

概要がいよう

地球ちきゅうの衛星えいせいである月つきが先史せんし時代じだいから存在そんざいを知しられていた唯一ゆいいつの衛星えいせいであるが、コペルニクス以前いぜんの天動説てんどうせつでは惑星わくせいの一ひとつと考かんがえられていた。ガリレオ・ガリレイが木星もくせいに発見はっけんした4つの衛星えいせいいわゆるガリレオ衛星えいせいが有史ゆうし以後いご発見はっけんされた最初さいしょの衛星えいせいである。そしてヨハネス・ケプラーによって地動説ちどうせつが優勢ゆうせいになるなり、ラテン語らてんごで従者じゅうしゃを意味いみするsatellesから「衛星えいせい」と呼よばれるようになった。

国際こくさい天文学てんもんがく連合れんごう（IAU）では、2006年ねんに太陽系たいようけいの惑星わくせいの定義ていぎを決議けつぎしたが、衛星えいせいの定義ていぎに関かんしては「今後こんご、天文学てんもんがく連合れんごうで検討けんとうされて決定けっていする見込みこみ」とするにとどまった^[1]。ただ、惑星わくせいの定義ていぎを単純たんじゅんに衛星えいせいに転用てんようすることは適切てきせつでないと考かんがえられており、例たとえば惑星わくせいの定義ていぎに含ふくまれる「重力じゅうりょく平衡へいこう形状けいじょう（ほぼ球状きゅうじょう）を持もつ」を条件じょうけんにすると、これまで衛星えいせいと呼よばれていた天体てんたいが定義ていぎから外はずれるケースを生しょうじると指摘してきされている^[1]。土星どせいの衛星えいせいのヒペリオン（ハイペリオン）は、長ちょう軸じく径みちが約やく360km、短たん軸じく径みちが約やく225km（比ひは1.6）の太陽系たいようけい最大さいだいの非ひ球形きゅうけい天体てんたいである^[1]。また、冥王星めいおうせいとカロンのようにサイズが近ちかく、天体てんたい間あいだの共通きょうつう重心じゅうしんが母はは惑星わくせいの表面ひょうめんよりも外側そとがわにある場合ばあいを、従来じゅうらいのように準じゅん惑星わくせい-衛星えいせい系けいと考かんがえるか二に重じゅう天体てんたい（二に重じゅう準じゅん惑星わくせい）と考かんがえるかも議論ぎろんになっている^[1]。

人間にんげんが作つくった人工じんこう天体てんたいの場合ばあいには天然てんねんの衛星えいせい（自然しぜん衛星えいせい）と区別くべつするために「人工じんこう衛星えいせい」(英えい: Artificial Satellite) と呼よぶが、これを単たんに「衛星えいせい」と呼よぶことも少すくなくない。英語えいごでは、口語こうご的てきに "moons" という言葉ことばで、日本語にほんごでも「（惑星わくせい）の月つき」という呼よび方かたで、月つきにかぎらず、各かく惑星わくせい等とうの衛星えいせい全般ぜんぱんを指さすこともある。

衛星えいせいの周まわりを公転こうてんする天体てんたいを孫まご衛星えいせいと呼よぶ。天然てんねんの孫まご衛星えいせいは現在げんざいのところ発見はっけんされておらず、一時いちじ的てきに存在そんざいできたとしても軌道きどうが不安定ふあんていであると考かんがえられている。

安定あんていする条件じょうけん

惑星わくせいからロシュ限界げんかい以上いじょうに離はなれている事こと: 惑星わくせいに近ちかすぎると、惑星わくせいの重力じゅうりょくが原料げんりょうのデブリの凝集ぎょうしゅうを防ふせぐので球状きゅうじょうの衛星えいせいに成なれない^[2]。
同期どうき軌道きどうの外側そとがわに存在そんざいしている事こと: 衛星えいせいが同期どうき軌道きどうより内側うちがわを公転こうてんしていると潮汐ちょうせき力りょくの影響えいきょうで惑星わくせいの自転じてん速度そくどを上あげるため、自身じしんの運動うんどうエネルギーを失うしなってしまい軌道きどうがどんどん降下こうかして（同時どうじに公転こうてん周期しゅうきも短みじかくなり）ロシュ限界げんかいに突入とつにゅうしてしまう。
逆ぎゃくに同期どうき軌道きどうより遠とおい場合ばあいは惑星わくせいの自転じてん速度そくどから運動うんどうエネルギーをもらい徐々じょじょに軌道きどうが上あがっていき公転こうてん周期しゅうきが長ながくなるが、惑星わくせいの自転じてん速度そくども遅おそくなるので最終さいしゅう的てきにこれらが釣つり合あい、衛星えいせいの公転こうてん周期しゅうき＝惑星わくせいの自転じてん周期しゅうきになった所ところで止とまるので安定あんていする^[3]。
逆行ぎゃっこう衛星えいせいでないこと: 逆行ぎゃっこう衛星えいせいの場合ばあい、潮汐ちょうせき力りょくで惑星わくせいの自転じてんと自身じしんの運動うんどうエネルギーが相殺そうさいし合あって運動うんどうエネルギーを失うしなうので、最初さいしょの軌道きどうがいかに離はなれていても降下こうかしていき、最終さいしゅう的てきに衛星えいせいはロシュ限界げんかいに突入とつにゅうする^[4]。
衛星えいせいが1つだけか、惑星わくせいが衛星えいせいよりはるかに大おおきく複数ふくすうの衛星えいせいが軌道きどう共鳴きょうめいの関係かんけいにある事こと。: 基本きほん的てきに複数ふくすうの衛星えいせいは不安定ふあんていで惑星わくせいとの潮汐ちょうせき力りょくの影響えいきょうで軌道きどうが変かわっていく際さいに均一きんいつに移動いどうしていかず、最終さいしゅう的てきにくっついて1つになってしまう。
これを防ふせぐには木星もくせいのガリレオ衛星えいせいのようにそれぞれの衛星えいせいが軌道きどう共鳴きょうめいにあることで、これならばお互たがい運動うんどうエネルギーを得えては失うしなうことを周期しゅうき的てきに繰くり返かえして行いく必要ひつようがあるが、これは惑星わくせいが衛星えいせいよりはるかに大おおきい場合ばあいにのみ成立せいりつし、月つきと地球ちきゅうのような衛星えいせいが惑星わくせいの質量しつりょうに近ちかい場合ばあいは不可能ふかのうである^[5]。

また、衛星えいせいの形成けいせい原因げんいんは以下いかの4通とおりの説せつが出だされている^[6]。

惑星わくせいとともに形成けいせいされた
惑星わくせいから分裂ぶんれつした（ただし極きわめて考かんがえにくい^[7]）^[8]
衝突しょうとつによって惑星わくせいから分離ぶんりした
惑星わくせいによって捕捉ほそくされた

これらのうち惑星わくせいとともに形成けいせいされた説せつは惑星わくせいに対たいし質量しつりょうが相当そうとう大おおきな衛星えいせいも存在そんざいし得える（ガス惑星わくせいと地球ちきゅうサイズの衛星えいせいという組くみ合あわせも可能かのう）が、捕捉ほそく説せつは天体てんたいが大おおきくなる^[9]と惑星わくせいの引力いんりょくで捕捉ほそくが困難こんなんになるため成立せいりつしなくなる他ほか、衝突しょうとつ説せつは岩石がんせき惑星わくせいの場合ばあいは良よいが、ガス惑星わくせいの場合ばあい衝突しょうとつで放出ほうしゅつされるものの大半たいはんが水素すいそやヘリウムといったガスなのですぐに散ちらばり、大おおきな衛星えいせい形成けいせいは困難こんなんになるといった違ちがいがある^[10]。

また、逆行ぎゃっこう衛星えいせいの場合ばあいは捕捉ほそく説せつ以外いがいの成因せいいんはほぼ不可能ふかのうで、海王星かいおうせいのトリトンはこうした逆行ぎゃっこう軌道きどうであることから過去かこに海王星かいおうせいが捕捉ほそくした天体てんたいというのが定説ていせつとなっている^[11]。

太陽系たいようけいの惑星わくせいと準じゅん惑星わくせいの衛星えいせい

2023年ねん5月がつ現在げんざい、太陽系たいようけいの惑星わくせいを周回しゅうかいする衛星えいせいは284個こ発見はっけんされている^[12]。また2007年ねん末すえ時点じてんで、そのうち144個こに名前なまえがついている^[1]。

組成そせい

太陽系たいようけいの衛星えいせいには地球ちきゅうの衛星えいせいである月つきのように主おもに岩石がんせきのみで構成こうせいされた岩石がんせき衛星えいせい（岩石がんせき型がた衛星えいせい）と、木星もくせい以遠いえんの領域りょういきにある大だい部分ぶぶんの衛星えいせいのように二酸化炭素にさんかたんそ主体しゅたいの氷こおりと岩石がんせきあるいは氷こおりのみで構成こうせいされた氷こおり衛星えいせいに分わけられる^[1]。ただ、氷こおり衛星えいせいは太陽系たいようけいにごくありふれた存在そんざいであり、太陽系たいようけいの衛星えいせいで氷こおりをまとっていないのは地球ちきゅうの月つきと火星かせいの2つの小しょう衛星えいせい、木星もくせいの衛星えいせいイオだけである^[13]。

地球ちきゅうはやや特殊とくしゅなパターンで、衛星えいせいが極きわめて大おおきいものが1つだけあるという構造こうぞうであり、月つきの質量しつりょうは地球ちきゅうの81分ぶんの1に及およぶ。他たの惑星わくせいの衛星えいせいの場合ばあいは質量しつりょう比ひがはるかに小ちいさく、大おおきくてもそれが属ぞくする惑星わくせいの1万まん分ぶんの3程度ていどが普通ふつうで、次つぎに大おおきい海王星かいおうせいに対たいするトリトンの質量しつりょう比ひが約やく5000分ぶんの1である^[14]。