太陽系と惑星 the solar system and planets

太陽系の惑星の特徴

水星金星地球火星木星土星天王星海王星
内惑星外惑星
地球型惑星木星型惑星
小型・密度大・岩石大型・密度小・ガス


※冥王星は2006年までは太陽系第9惑星とされていた。しかし、現在は準惑星(dwarf planet)として区分されています.

惑星の大気組成(体積比)

金星二酸化炭素96.4%窒素3.4%その他0.2%
地球窒素78.1%酸素20.9%アルゴン0.93%二酸化炭素0.03%
火星二酸化炭素95.3%窒素2.7%その他2.0%
木星水素82.0%ヘリウム18.0%
土星水素94.0%ヘリウム6%

金星[Venus]は硫酸[sulfuric acid;$H_{2}SO_{4}$]を主成分とする厚い雲があり、この厚い雲による温室効果Greenhouse effect]が非常に高いため、地表面温度は $720K$ にも達します。

また、温室効果Greenhouse effect]が大きければ大きいほど、日中と夜間の温度差は小さくなるため、金星の地表温度は常に高い状態にあります。

火星[Mars]は大気に占める二酸化炭素[$CO_{2}$]の構成が約95.3%と極めて高いのですが、太陽からの距離が遠いために太陽から放射される熱エネルギー強度が弱く、大気も地球の大気の約100分の1しかないため、温室効果Greenhouse effect]が小さく表面温度は低くなっています。

地球の大気構成

地球の大気の主成分は気体分子の安定性の高い窒素[$N$]が約78%、植物の光合成によって生産される酸素[$O_{2}$]が約21%、化学変化を起こし難いアルゴン[$Ar$]が約0.9%存在してます。

地球温暖化の原因とされている二酸化炭素[$CO_{2}$]はわずか約0.04%、水の気体分子である水蒸気[$H_{2}O$]は1.0%以下です。

但し、水蒸気[$H_{2}O$]は場所や時間によって存在量が大きく変動し、低気圧・前線・台風といった気象現象に大きく関係しています。

大気の進化

1次大気(原始大気)水素、ヘリウム太陽風により吹き飛ばされた
2次大気水蒸気、二酸化炭素、窒素固体地球からの脱ガスによって組成

地球一次大気

地球が誕生した46億年前頃の原始地球大気[primordial atmosphere]は木星型惑星と同様に水素[$H_{2}$]やヘリウム[$He$]から構成されていました。

これは、原子太陽系星雲ガスを他の惑星と同様に地球が重力によって捕獲したものです。

しかし、原始太陽の強力な太陽風[Solar wind]によって数千万年のうちに水素[$H_{2}$]やヘリウム[$He$]は地球から吹き飛ばされて、地球はほとんど真空状態になっていたと考えられています。

地球二次大気

主として火山の噴火によって、水蒸気や二酸化炭素、窒素などが地中からのマグマから放出されました。

やがて、地球の温度が下がるにつれ、水蒸気が凝結して雲を作りました。

この雲が雨となって地表に降り注ぎ海洋を形成します。この海洋に火山噴火[volcanic eruption]によって放出されていた塩化化合物[Chlorine compound]、硫黄化合物[Sulphur compounds]は海洋に溶け込みますが、二酸化炭素と窒素は海洋に溶け込まずに大気を構成するようになります。

塩化化合物[Chlorine compound]と硫黄化合物[Sulphur compounds]によって酸化した海洋は岩石から溶け出したカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ性金属イオン[alkaline metal-ion]との反応によって中和されていきました。

Vita brevis, ars longa. Omnia vincit Amor.