もしも、太陽系の衛星が惑星だったら

太陽の周りを衛星がまわっているとするどなるかシミュレーションしてみた。起動速度毎に、似たような天体が集まっている部分もあるので、速度によってある程度天体の形がにているのかもしれない。例えば、火星と木星の衛星ユーロパ、地球と木星の衛星イオなど、なんとなく形がにている。因果関係があるかどうかわからないが、そうぞうではあるが、太陽系の形成時に同じような境遇にあったかもしれない。

相対速度算出方法

相対平均軌道速度を次のように設定して、速度分布を調査

太陽平均軌道速度=0

惑星の平均軌道速度=太陽に対する相対平均軌道速度

衛星の相対平均軌道速度=惑星の平均軌道速度+惑星に対する相対平均軌道速度

ヴェロシティ ゾーン

Velocity Zone Name
MercuryMeG
VenusVG
EarthEG
MarsMaG
JupiterJG
SaturnSG
UranusUG
NeptuneNG

MeG,VG,EG(Avg.Velocity 88972~160596km/h)

Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
Ma-01Saturn53Aegaeon
88972.5059,946,737,324G環
Ma-01Mars2Deimos
91541.801,476,188,406,600,740
Ma-01Saturn11Janus
91753.801,892,818,231,001,750,000共有軌道衛星
Ma-01Saturn12Epimetheus
91816.40526,032,620,017,115,000共有軌道衛星
Ma-01Saturn19Pandira
93686.80138,476,963,218,181,000羊飼い衛星群
Ma-01Saturn18Prometheus
94227.20160,956,989,714,639,000羊飼い衛星群
Ma-01Mars1Phobos
94373.7010,658,529,896,187,200
Ma-01Saturn17Atlas
94571.306,594,141,105,627,650羊飼い衛星群
Ma-01Saturn35Daphnis
94862.0077,930,758,521,054羊飼い衛星群
Ma-01Saturn20Pan
95520.404,945,605,829,220,740羊飼い衛星群
Ma-01Jupiter2Europa
96478.1047,998,438,387,492,700,000,000Galileo Group
E-01Jupiter1lo
109425.1089,319,379,731,108,900,000,000Galileo Group
E-01Earth1Earth’s Moon
110898.5073,476,730,924,573,500,000,000
V-01Jupiter14Thebe
133059.501,498,668,433,097,190,000Amalthea Group
V-01Jupiter5Amalthea
142364.002,068,162,437,674,130,000Amalthea Group
V-01Jupiter15Adrastea
160331.207,493,342,165,485,970Amalthea Group
V-01Jupiter16Metris
160596.30119,893,474,647,775,000Amalthea Group

Ma-01:NASAサイトよりフォト借用

EG-01:NASAサイトよりフォト借用

VG-01:NASAサイトよりフォト借用

JG-05~JG-09(Avg.Velocity 55,833~86,261km/h)

Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
JG-01Neptune8Proteus
47016.70355,259,352,065,700,000N-規制(内側)

Uranus14Miranda
48544.7065,941,411,056,276,500,000U-μ環群

Uranus9Mab
52198.80
U-μ環群

Saturn7Hyperion
53163.905,585,537,250,153,240,000外大衛星群

Uranus12Puck
54023.902,893,928,744,310,680,000U-ν環群

Neptune7Larrisa
54259.404,945,605,829,220,740,000N-規制(内側)

Saturn6Titan
54752.20134,552,523,083,241,000,000,000外大衛星群
JG-02Jupiter41Acede54843.5089,920,105,985,832Pasiphae Group

Jupiter19Megaclite54900.80209,813,580,633,607Pasiphae Group

Jupiter48Cyllence54909.4014,986,684,330,972Pasiphae Group

Jupiter8Pasiphae54959.40299,733,686,619,439,000Pasiphae Group

Jupiter49Kore55024.8014,986,684,330,972Pasiphae Group

Jupiter28Autonce55058.6089,920,105,985,832Pasiphae Group

Jupiter39Hegemone55088.6044,960,052,992,916Pasiphae Group

Jupiter36Sponde55117.0014,986,684,330,972Pasiphae Group

Jupiter9Sinope55130.2074,933,421,654,859,700Pasiphae Group

Jupiter17Callirrhoe55149.00869,227,671,196,372Pasiphae Group
JG-03Jupiter23Kalyke55187.70194,826,896,302,635Carme Group

Jupiter47Eukelade55211.2089,920,105,985,832Carme Group

Jupiter11Carme55212.20131,882,822,112,553,000Carme Group

Jupiter50Herse55212.6014,986,684,330,972Carme Group

Jupiter31Aitne55213.0044,960,052,992,916Carme Group

Jupiter43Arche55218.0044,960,052,992,916Carme Group

Jupiter20Taygate55219.10164,853,527,840,691Carme Group

Jupiter25Erinome55220.0044,960,052,992,916Carme Group

Jupiter37Kale55229.4014,986,684,330,972Carme Group

Jupiter44Kallichore55243.5014,986,684,330,972Carme Group Sub

Jupiter26Isonce55247.9074,933,421,654,860Carme Group

Jupiter38Pasithee55252.5014,986,684,330,972Carme Group

Jupiter21Chaldene55252.7074,933,421,654,860Carme Group

Jupiter32Eurydome55287.0044,960,052,992,946Pasiphae Group Sub
JG-04Jupiter30Hermippe55698.9089,920,105,985,832Anenke Group-Sub

Jupiter12Ananke55714.0029,973,368,661,943,900Anenke Group

Jupiter24Iocaste55716.40194,826,896,302,635Anenke Group

Jupiter42Thelxnoe55716.7014,986,684,330,972Anenke Group-Sub

Jupiter29Thyone55721.6089,920,105,985,832Anenke Group

Jupiter35Orthosie55727.5014,986,684,330,972Anenke Group-Sub

Jupiter27Ptaxidike55736.50434,613,845,598,186Anenke Group

Jupiter22Harpalyke55751.50119,893,474,647,775Anenke Group

Jupiter45Helike55759.1089,920,105,985,832Anenke Group-Sub

Jupiter33Euanthe55759.7044,960,052,992,916Anenke Group

Jupiter40Mneme55768.1014,986,684,330,972Anenke Group
Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
JG-05Uranus11Perdita
55833.20
U-ν環群

Uranus10Belinda 
56069.10356,683,087,077,132,000U-ν環群
JG-04Jupiter34Euporie56148.0014,986,684,330,972Anenke Group-Sub

Uranus13Cupid
56248.20
U-ν環群
JG-04Jupiter46Carpo
56300.0044,960,052,992,916Non Group

Uranus8Rosalind 
57272.30254,773,633,626,523,000U-ν環群

Neptune6Galatea
57373.103,746,671,082,742,980,000N-規制(内側)

Uranus7Portia
58209.801,681,505,981,935,050,000U-ε環群

Uranus6Juliet 
58675.50557,504,657,112,156,000U-ε環群
JG-06Jupiter7Elara
58699.50869,227,691,196,372,000Himalia Group

Jupiter10Lysithea
58799.0062,944,074,190,082,100Himalia Group

Jupiter6Himalia
58897.906,744,007,948,937,370,000Himalia Group

Jupiter13Leda
59053.0010,940,279,961,609,500Himalia Group
JG-07Uranus5Desdemona
59107.40178,341,543,538,566,000U-ε環群

Uranus4Cressida
59346.00343,195,071,179,257,000U-ε環群

Uranus3Bianca 
60105.8092,917,442,852,026,000U-ε環群

Neptune5Despina
60614.602,098,135,806,336,070,000N-規制(内側)

Neptune4Thalassa
61718.20374,667,108,274,298,000N-規制(内側)

Jupiter18Themisto
61893.00689,387,479,224,709Non Group

Uranus2Ophelia
61935.7053,952,063,591,499,000U-ε環群

Neptune3Naiad
62510.90194,826,896,302,635,000N-規制(内側)

Uranus1Cordelia
63395.2044,960,052,992,915,800U-δ環群

Saturn5Rhea
65242.402,307,089,151,289,080,000,000外大衛星群
JG-08Saturn34Polydeuces
70777.604,496,005,299,292トロヤ衛星

Saturn4Dione
70801.401,095,745,430,185,280,000,000内大衛星群

Saturn13Helene
70801.5011,389,880,091,538,700トロヤ衛星

Saturn3Tethys
75561.70617,551,805,221,061,000,000内大衛星群

Saturn15Calypso
75566.902,547,736,336,265,230トロヤ衛星

Saturn14Telesto
75566.904,046,404,769,362,420トロヤ衛星

Jupiter4Callisto
76533.60107,593,737,963,819,000,000,000Galileo Group
JG-09Saturn2Enceladus
80188.30107,944,591,230,692,000,000内大衛星群

Saturn33Pallene
82859.2032,970,705,528,138アルキオニデス

Saturn52Anthe
84468.001,498,668,433,097アルキオニデス

Saturn32Methone
85101.308,992,010,598,583アルキオニデス

Jupiter3Ganymede
86167.60148,185,846,875,052,000,000,000Galileo Group

Saturn1Mimas
86260.8037,505,676,206,690,400,000内大衛星群

JG-01:NASAサイトよりフォト借用

JG-02:NASAサイトよりフォト借用

JG-03:NASAサイトよりフォト借用

JG04:NASAサイトよりフォト借用

JG-05:NASAサイトよりフォト借用

JG-06:NASAサイトよりフォト借用

JG-07:NASAサイトよりフォト借用

JG-08:NASAサイトよりフォト借用

JG-09:NASAサイトよりフォト借用

SG,(Avg.Velocity 34,701~46,450km/h)

Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
S-01Saturn42Fornjot34701.00
北欧群(逆)
S-02Neptune1Triton35369.2021,394,990,550,895,500,000,000N−逆 トリトン
S-02Uranus19Oberon 
35826.202,883,438,065,279,000,000,000U-μ環群
S-02Uranus18Titania
37597.003,419,961,364,327,790,000,000U-μ環群
S-01Saturn48Sartur39089.10
北欧群(逆)
S-01Saturn45Kari39108.20
北欧群(逆)
S-01Saturn21Ymir39174.904,945,605,829,220,740北欧群(逆)
S-01Saturn46Loge39264.60
北欧群(逆)
S-01Saturn39Bestla39296.20
北欧群(逆)
S-01Saturn30Thtymr39315.10209,813,580,633,607北欧群(逆)
S-01Saturn41Fenrir39344.30
北欧群(逆)
S-02Saturn23Tarvos
39479.402,697,603,179,574,950ガリア群
S-01Saturn36Aegir39482.30
北欧群(逆)
S-01Saturn43Hati39505.70
北欧群(逆)
S-01Saturn31Narvi39527.10344,693,739,612,354北欧群(逆)
S-01Saturn40Farbauri
39536.40

S-01Saturn47Skoll39660.90
北欧群(逆)
S-01Saturn50Jaensaxa39673.50
北欧群(逆)
S-02Saturn9Erriapus
39693.20764,320,900,879,568ガリア群
S-01Saturn25Sutturgr39700.00209,813,580,633,607北欧群(逆)
S-01Saturn38Bergeimir39709.30
北欧群(逆)
S-01Saturn49Greip39730.00
北欧群(逆)
S-01Saturn44Hyrrokkin39738.20
北欧群(逆)
S-02Saturn37Bebhionn
39738.70
ガリア群
S-02Saturn29Siarnaq
39739.2038,965,379,260,527,000イヌエット群
S-01Saturn26Mundilfari39775.80209,813,580,633,607北欧群(逆)
S-02Saturn27Albiorix
39844.8020,981,358,063,360,700ガリア群
S-02Saturn51Tarqeq
39966.70
イヌエット群
S-02Saturn22Paaliaq
39978.308,242,676,382,034,560イヌエット群
S-01Saturn28Skathi40192.10314,720,370,950,411北欧群(逆)
S-01Saturn10Phoebe40819.508,290,833,771,893,670,000北欧群(逆)
S-02Saturn24Ijiraq
40931.401,198,934,746,477,750イヌエット群
S-02Saturn16Kiviuq
41249.603,297,070,552,813,820イヌエット群
S-02Uranus17Umbriel
41281.601,221,414,772,974,210,000,000U-μ環群
S-02Uranus16Ariel
44309.301,294,849,526,195,970,000,000U-μ環群
S-02Saturn8Iapetus
46449.801,805,952,411,282,580,000,000外大衛星群

SG-01,02:NASAサイトよりフォト借用

NG-01,NG-02,UG-01(Avg.Velocity 19,566~28,657km/h)

Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
NG-02Neptune13Neso20774.80164,853,527,640,691,000N−逆 不規則
NG-02Neptune10Psamathe20901.8014,986,684,330,971,900N−逆 不規則
NG-01Neptune12Laomedeia
21432.5089,920,105,985,831,600N-順 不規則
NG-01Neptune11Sao
21554.5089,920,105,985,831,600N-順 不規則
NG-02Neptune9Halimede21839.2089,920,105,985,831,600N−逆 不規則
NG-01Neptune2Nereid
22929.0030,872,569,721,802,200,000N-順 不規則
UG-01Uranus27Ferdinand26315.206,294,407,419,008,210U-
UG-01Uranus26Setebos26334.0086,922,769,119,637,200U-
UG-01Uranus24Margaret26423.406,294,407,419,008,210U-
UG-01Uranus25Prospero 26520.2098,912,116,584,414,800U-
UG-01Uranus23Sycorax26773.602,697,603,179,574,950,000U-
UG-01Uranus22Trinculo27412.204,645,872,142,601,300U-
UG-01Uranus21Stephano 27531.9025,477,363,362,652,300U-逆
UG-01Uranus20Caliban 27715.50299,733,686,619,439,000U-逆
UG-01Uranus15Francisco28656.608,392,543,225,344,280U-

NG-01,02,UG-01(:NASAサイトよりフォト借用)

楕円運動を宇宙エネルギー構造から見てみる

運動エネルギーと位置エネルギーによる楕円運動

高校の物理で運動エネルギーについて習った。それは 

m:質量、v:速度 と習った。これは、楕円軌道やホーマン軌道を求めるとき、また、位置エネルギーと運動エネルギーの保存などで使った。次に「ほーマン軌道」の時のエネルギーバランスの式がwikiに載っていたので、掲載する。

等号式の真ん中が、右側第1式が「天体など」の運動エネルギー、第2式が任意の位置rの位置エネルギー、一番右の等号の右側の式が長半径の2倍の位置の位置エネルギーでそれと、先ほどの運動エネルギーと位置エネルギーを加えたエネルギーと等しくなるという式である。なんとなく意味はわからないではないが、なぜ、長半径の2倍位置の位置エネルギーと等しくなるのかがよくわからない。

そもそも、天体の進行方向の運動エネルギーは

なのかというところも、宇宙エネルギー構造からすると疑問である。

宇宙構造からの楕円軌道

そこで、宇宙エネルギー構造を元に解釈してみる。そもそも、楕円軌道は、私の仮説ではあるが、衝突により楕円軌道になっている。その衝突エネルギーの分衝突位置でのエネルギーが増えるので、そのエネルギーを使って静的エネルギーとバランスする位置まで移動して、鎮座するというのが私の理論である。

衝突エネルギーをI、位置aでの静的エネルギーをSa、位置aでの動的エネルギーをAva、鎮座する位置をbとすると、任意の位置rの静的エネルギーをSr,任意の位置rの動的エネルギーをAvrとすると、位置aでの静的エネルギーと動的エネルギーはバランスしているので、Sa=Avaの状態です。そこに、衝突天体が衝突エネルギーIで衝突すので、動的エネルギーはA’va = Ava + Iとなります。つまりA’va = Ava + I = Sb+ 2I、Sa – I =Sbとなります。任意の位置rでは、A’vr = Sr + Ir、Sr – Ir = Sbとなります。このことから、A’vr + Sb = 2Srとなり、鎮座します。このことから、位置bの静的エネルギーSbは(基準軌道=中心天体から長半径の距離(b))Sb = 2Sr – A’vrとなります。

wiki の式は。位置rの運動エネルギー+位置rの位置エネルギー=長半径の2倍の位置の位置エネルギー Kr + Pr = P2b

私の式は、衝突後の基準軌道位置bの静的エネルギー = 位置rの静的エネルギーの2倍 – 位置rの静的エネルギーとなります。Sb = 2Sr – A’vr

さらに、移動後の基準軌道bは、Sb = 2Sa – A’va = Sa – I より b=EA/(Sa – I) となります。EAは面積エネルギーで、光速時静的エネルギーScと光速時基準軌道半径acより、Sc x acです。

ホーマン軌道(Wiki)

Wikipedia “Hohmann transfer Orbit” より引用

For a small body orbiting another much larger body, such as a satellite orbiting Earth, the total energy of the smaller body is the sum of its kinetic energy and potential energy, and this total energy also equals half the potential at the average distance a (the semi-major axis):

Solving this equation for velocity results in the vis-viva equation,

where:

  • v is the speed of an orbiting body,
  • μ=GM is the standard gravitational parameter of the primary body, assuming 

     is not significantly bigger than  (which makes  

    ),
  • r is the distance of the orbiting body from the primary focus,
  • a is the semi-major axis of the body’s orbit.

Neptuneの衛星の進行方向の不思議

前にNASAのデータをもとに(何故か今はNASAのサイトに載っていませんが)作ったベロシティ順に作った表を参考にしてみると、NESO,Psamathe,Halimedeは逆方向、Laomedela,Sao,Nereidは順方向に回っています。この原因は、ふたつの天体(衛星、小惑星など)が正面衝突したのではないかとかんがえている。

こんな感じで衝突したのではないかと考える。大きな原始惑星1と逆向きまわっている原始惑星2が衝突して次の図のようなきどうになったのではないかと考えられる。

原始惑星1と2の衝突の分裂状況を表したNASAのデータを使用しています。図は鏡ばりしています。SaoとLeomedesiaは上の方へ、Psamathe,Neso,Halimedeは下の方へ飛ばされています。細かい計算はしていませんが、だいたいの予想はつきます。どうでしょうか。

下DaraはNASAサイトより引用

Group No.

Satellite No.ReverseVelocity / SunMass
NG-02Neptune13Neso20774.80164,853,527,640,691,000N−逆 不規則
NG-02Neptune10Psamathe20901.8014,986,684,330,971,900N−逆 不規則
NG-01Neptune12Laomedeia
21432.5089,920,105,985,831,600N-順 不規則
NG-01Neptune11Sao
21554.5089,920,105,985,831,600N-順 不規則
NG-02Neptune9Halimede21839.2089,920,105,985,831,600N−逆 不規則
NG-01Neptune2Nereid
22929.0030,872,569,721,802,200,000N-順 不規則
UG-01Uranus27Ferdinand26315.206,294,407,419,008,210U-
UG-01Uranus26Setebos26334.0086,922,769,119,637,200U-
UG-01Uranus24Margaret26423.406,294,407,419,008,210U-
UG-01Uranus25Prospero 26520.2098,912,116,584,414,800U-
UG-01Uranus23Sycorax26773.602,697,603,179,574,950,000U-
UG-01Uranus22Trinculo27412.204,645,872,142,601,300U-
UG-01Uranus21Stephano 27531.9025,477,363,362,652,300U-逆
UG-01Uranus20Caliban 27715.50299,733,686,619,439,000U-逆
UG-01Uranus15Francisco28656.608,392,543,225,344,280U-

プルートとカロンはブルートだった

アイキャッチはNASA提供

(Wikipediaより)ロビン・キャヌプ (Robin Canup) によるシミュレーション

2005年に発表されたロビン・キャヌプ (Robin Canup) によるシミュレーションによると、カロンは地球の月と同様に約45億年前に大衝突によって誕生したと考えられている(ジャイアント・インパクト説を参照)。

シミュレーションによると、冥王星の場合には、直径が1,600kmから2,000kmほどある他の太陽系外縁天体が、1km/sほどで衝突したとされた。キャヌプは、このような衛星形成の過程は初期の太陽系では一般的だった可能性があると推測している[4]

エンディ予想

軌道の起源について考えてみると、まずは円軌道が基本です。その後衝突により楕円軌道になるのは、楕円軌道のところで述べた。軌道が決まる事象は他にないかと考えてみたら、爆発による軌道というのがあるのではないかと予想する。確かに、冥王星には、クジラのような衝突の痕跡があるが、これによってカロンなどができたのは考えにくい。衝突したとすれば、もっと複雑な軌道をしているはずです。二重星のような正確な動きをすのは難しい。確率が低いです。

爆発による軌道は、質量の軽いものが遠くへ、質量の重いものが近くへ、それぞれ反対方向に飛べば、バランスが取れます。実際は、うまく2つに別れることはないが、細く別れても、質量の逆数の比で飛んでいくと考えられる。

そこで、プルート(冥王星)とカロンについては、当初ブルート(仮につけてみた)が爆発して、プルートとカロンと細かい天体に別れて、プルートが2,104kmカロンが17,536km飛んで二重星のように回っていると考えられる。

原始冥王星(BLUTE)の回りをステュクスとケルベロスが回っていた。その後原始冥王星が爆発して冥王星とカロンとニクスとヒドラができた。と予想する、証拠としては、ステュクスとケルベロスは、冥王星からの軌道半径の動きが、±2000kmほどある。ということは、元の中心が2000kmずれれば、円軌道になる。そこに原始冥王星(BLUTE)があったとすれば、ステュクスとケルベロスの軌道が納得できます。今の冥王星とカロンとニクスとヒドラは、原始冥王星(BLUTE)から、爆発で生まれたと解釈すれば、二重星のような動きも、前述のような仕組みで納得でる。

軌道半長径は、冥王星からの距離です。

結論

ブルートが太陽の回りを周っていて、衛星として、ステュクとケルベロスがその回りを周っていた。そして、その後ブルートが爆発して、冥王星とカロンとニクスとヒドラに分裂した。というのがエンディ予想です。

名前直径 (km)質量 (kg軌道傾斜角 ()※離心率軌道半長径 (km)公転周期(日)発見年
Iカロン
S/1978 P 1
1,212.0 ± 3.01.529 ×10210.00.019,571 ± 46.3871978
Vステュクス
S/2012 P 1
10 – 25?~0?~0?42,000 ± 2,00020.2 ± 0.12012
IIニクス
S/2005 P 2
40?<5 ×10180.10 ± 0.330.002 ± 0.00248,675 ± 2124.856 ± 0.0012005
IVケルベロス
S/2011 P 1
13 – 34 or 14 – 40?~0?~0?59,000 ± 2,00032.1 ± 0.32011
IIIヒドラ
S/2005 P 1
45?<5 ×10180.25 ± 0.110.005 ± 0.00164,780 ± 8838.207 ± 0.0012005

NEW SATELLITE OF (134340) PLUTO: S/2011 (134340) 1
M. R. Showalter, SETI Institute; and D. P. Hamilton, University of
Maryland — on behalf of a team that includes S. A. Stern (Southwest
Research Institute), H. A. Weaver (Applied Physics Laboratory, Johns
Hopkins University), and A. J. Steffl and L. A. Young (Southwest Research
Institute)) — report the discovery of a new satellite of Pluto. The object,
provisionally designated S/2011 (134340) 1, was detected in five separate
sets of images taken by the Hubble Space Telescope WFC3/UVIS: two sets on
2011 June 28.6 UT, two on July 3.4, and one on July 18.92. The body is
visible in individual 8-minute exposures, and S/N > 5 when the five images
of each set are co-added. On June 28, the satellite was 2″.48 from the center
of Pluto in p.a. 335 deg; on July 3, it was 2″.01 from Pluto at p.a. 27 deg;
on July 18, it was 2″.035 from Pluto at p.a. 198.1 degrees. The satellite’s
magnitude is V = 26.1 +/- 0.3, making the object about 10 percent as bright
as Pluto II (Nix). The diameter depends on the assumed geometric albedo:
14 km if p_v = 0.35, or 40 km if p_v = 0.04. The motion is consistent with a
body traveling on a circular, equatorial orbit. The inferred mean motion is
11.2 +/- 0.1 degrees per day (P = 32.1 +/- 0.3 days), and the projected radial
distance from Pluto is 59000 +/- 2000 km, placing the satellite between the
orbits of Pluto II (Nix) and III (Hydra).

 Subsequent to the discovery of S/2011 (134340) 1 by Showalter et al.,

A. J. Steffl and S. A. Stern, Southwest Research Institute (SwRI); M. R.
Showalter, SETI Institute; H. A. Weaver, Applied Physics Laboratory, Johns
Hopkins University; D. P. Hamilton, University of Maryland; and L. A. Young,
SwRI, report the probable detection of S/2011 (134340) 1 in archival Hubble
Space Telescope ACS/HRC images taken on 2006 Feb. 15. The object has a S/N
of 2.5-3.0 in each of four images and V = 26.0 +/- 0.3. It appears at a
distance of 2″.26 from Pluto at position angle 1.7 deg on 2006 Feb 15.63 UT
and at 2″.26 from Pluto in position angle 2.7 deg on 2006 Feb 15.69.

※……カロンの軌道面を0度とした場合

国立天文台説明の月軌道実際に計算してみた

月の運動は複雑

ケプラーの法則大元は、万有引力の法則ですから、惑星だけでなく、月も地球の周りを楕円運動しています。しかし、太陽の影響により、軌道は一定ではなく、下記のような複雑な変化をしています。実際に計算してみると、地球が月を引っ張る引力(F3)は、太陽が月を引っ張る引力(F2)よりも小さいことがわかります。地球と月は相対的な位置を変えながら、一緒に太陽の周りを回っているともいえます。にもかかわらず、地球が月をとどめておけるのは、地球も月もともに太陽に引っ張られているからで、太陽が地球を引っ張る引力(F1)で太陽が月を引っ張る引力(F2)を相殺した分(F-F2)よりは地球が月を引っ張る引力(F3)が大きいからです。

F>F-F2と説明している

実際に計算してみた


太陽と地球の引力(F1)=Gme(M+me)÷R2=4.59028e26

太陽と月の引力 (F2)=Gmm(M+mm)÷R2=5.64747e24

相殺した分 ( F1– F2)=4.53381e26

地球と月の引力(F3)=Gmm(me+mm)÷r2=2.59972e24

実際計算すると、 F< F-F2 となり、説明と矛盾している。

    万有引力定数:G = 8.64768e-13 km3 h– 2 kg– 1 (6672.59e-14 m3s-2kg-1

    太陽の質量 :M=1.98910e30 kg

    地球の質量 :me=5.97219e24 kg

    月の質量  :mm=7.34767e22 kg

    太陽と地球の平均距離:R=1.49598e8 km 

    地球と月の平均距離 :R=3.84400e5 km 

解釈が違ったら申し訳ないが、教えていただけると助かります。これは、万有引力のネットワーク構造をもとに計算しているからではないか。親子関係つまりツリー型で考えれば、地球は太陽が親で、地球は太陽からエネルギーを継承されているので、その地球が月の親なので、地球と月の関係だけ考えればよいのではないかと。あえて引力で計算するにしても、太陽と地球の引力を計算してそれに地球と月の引力を加算して、太陽と地球の引力を引くというかたちになり、結局地球と月の引力を計算すればよいということではないか。力で天体の軌道をかんがえるのには少し無理がある。

さらに、「たとえば、スカイダイビングしている二人はどちらも地球に向かって落ちていますが、手をつないだり輪になったりできるのと似ています。」と例があるが

実際に計算してみた

太陽の質量=M

地球の質量=me

月の質量=mm

太陽と地球の距離=R

スカイダイバーA質量=m

スカイダイバーB質量=m

スカイダイバーと地球の距離=r

とすると

地球のスカイダーバーAに対する引力(F1)=Gm1(me + m1)÷r2

地球のスカイダーバーBに対する引力(F2)=Gm2(me + m2)÷r2

手をつないだとすると

F3=G(m1+m2)(me+m1+m2)÷r2≒ G(m1+m2)(me)÷r2

スカイダイバーAの質量がBの分増加したと考えて、スカイダイバーAに対して地球の引力が働いていることになる。

この例を、スカイダイバーAを地球、Bを月として 地球と月に置き換え、地球と月が引力により手をつないでいるとすると、F4=G(me+mm)M÷R2となる。これは、地球と月をあわせた質量の引力が、太陽と地球に対して働いていることになる。しかし、実際は、太陽と地球の引力は、地球のみの質量に対して働くので、矛盾が生じる。すなわち、地球と月は引力により手を繋いでいないことになる。

よって、スカイダイビングの引力関係の例と太陽、地球、月の引力関係の例は違う。

さらに、

月の公転による太陽の影響

太陽が月を引っ張る引力(赤線)と太陽が地球がを引っ張る引力(青線)を差し引いた力が(緑線)が、月の公転に対する、太陽の影響になります。

この影響は太陽と月の相対的な位置関係=月の満ち欠けや、月の楕円軌道の向き (近地点の方向) などに依存します。

実際に計算してみた

→青矢印

太陽と地球の引力(F1)=Gme(M+me)÷R2=4.59028e26

→赤矢印

太陽と月の引力近日点 (F21)=Gmm(M+mm)÷(R-r)2=5.67661e24

太陽と月の引力遠日点 (F22)=Gmm(M+mm)÷(R+r)2=5.61856e24

→緑矢印

近日点相殺した分 ( F1– F21)=4.53352e26

遠日点相殺した分 ( F1– F22)=4.53410e26

相殺した分が明らかに太陽と地球の引力(F1)の方が大きくなり、遠日点で太陽と地球の引力の方が小さくなるという説明と矛盾している。

  万有引力定数:G = 8.64768e-13 km3 h– 2 kg– 1 (6672.59e-14 m3s-2kg-1

  太陽の質量 :M=1.98910e30 kg

  地球の質量 :me=5.97219e24 kg

  月の質量  :mm=7.34767e22 kg

  太陽と地球の平均距離:R=1.49598e8 km 

  地球と月の平均距離 :R=3.84400e5 km 

この結果からすると、国立天文台の説明に無理があるのではないか。私の考え方計算が違っていたらご指摘いただきたい。

潮汐力は力なのか

潮汐力は、天体の重力の差と公転の効果によって起こる。これまた、複雑な構造である。子天体の親天体に向かっている側と裏側、天体全部に対して力の掛かり方が変わってくる。ニュートンは天体の中心に力が掛かっているという前提で法則を作ったのに、潮汐力になると上下左右全てに力が働いているというのも、なんとなく不自然というより、統一感がない。

そこで、エネルギーバランスで考えてみる。宇宙エネルギー構造からすると、静的エネルギーと動的エネルギーのバランスで、親天体の回りを子天体が周回する。天体をとりまくエネルギーは、本来なら均一であるが、潮汐の状況からすると、親天体向きと親天体と垂直向きでは、エネルギーの分布が異る。海面は、エネルギーの大きい方に膨らみ、小さい方に縮んでいる。と考えると、潮汐の親天体が膨らむと言うのも納得できる。イメージとしては、卵の黄身が天体で白身がエネルギーという感じである。他の例としては、静的エネルギーがタコスのように太陽側がエネルギーが強く脇が弱くなるために、太陽と反対側がバランスを取るために、強くなると考えられる。

地球からみると、太陽と月の2天体による静的エネルギーの分布が合成された形になるのではないか。それが、大潮、小塩の原因ではないかと考える。詳細は検討していないが、イメージとしてはこんな感じだと考える。

兎にも角にも、エネルギーを計測できる機器をNASAとかで作っていただければ、はっきりするのだが。

重力範囲のHill球と親判定

ヒル球

ヒル球(Hill sphereWikiペディアより

天体力学の分野で、重い天体のまわりを公転する天体の重力が及ぶ範囲を示す。2天体に対し第3の天体の質量が無視できるくらい少ない場合に、第1の天体の摂動を受けながら第2の天体の周りを運動する第3の微小天体がいつまでも第2の天体の周りにとどまるような領域を言う。アメリカの天文学者ジョージ・ウィリアム・ヒルにより求められた。同様の解析をフランスのエドゥアール・ロシュも独立して行ったので、ロシュ球と呼ばれることもある。

ヒル球は、その名の通り球状の空間である。 このヒル球の半径 r は次の式で求められる。

ここでMは大きい天体(たとえば太陽)の質量、mは小さい天体(たとえば惑星)の質量、aは天体間の距離である。ヒル球の内側にある第3の小さい天体は惑星衛星となり、ヒル球の外側では太陽のまわりを独立して公転する天体となる。たとえば質量5.97×1024 kgの地球と1.99×1030 kgの太陽の軌道半径が 149.6 Gm(1AU)の時のヒル球の半径は約1.5 Gm (0.01 AU)であり実際のまでの距離0.370 Gmよりも十分に大きい。別の例として、地球の300kmの高さをまわる104トンのスペースシャトルのヒル球の径は120cmにすぎず、スペースシャトルの重心からの距離120cmはスペースシャトル中にある。ヒル球の径は天体の質量と主星との距離できまるので、太陽系で最も大きいヒル球を持つのは海王星でその径は116 Gm(0.775 AU)である。なお、太陽系の惑星の中で最も質量の大きな天体である木星は、海王星よりもずっと太陽に近いがために、木星のヒル球の径は53 Gm(0.354 AU)に過ぎない。ヒル球の解析は近似的なモデルであり、衛星となる天体の質量もモデルに影響を与えないように十分小さくなければならない。さらに放射圧などの考慮されていない力もあるため、衛星が長期的に安定である軌道はヒル球の1/2から1/3の内側の範囲にある。

親判定

ヒル球に関しては、重力圏の要素が質量なので固定される。親判定では、子天体の親は誰かという判定に天体距離に応じた固定的な静的エネルギー)と速度による可変的な動的エネルギーを比較して親判定する。動的エネルギーが静的エネルギーの2倍以上になると一つ上の中心天体が親天天体になる。だから重力圏(のような概念)は、ヒル球のように固定でなく、速度により親天体が変わるので可変である。

前国立天文台所長の古在由秀先生へ

(写真はWikiより借用)

それは、2015年夏、エアコンの嫌いな私が、ココイチでもらった団扇とビックカメラで買った2980円の扇風機で涼みながらビールを飲んでいた。前国立天文台所長の古在由秀先生の「月」の初版本を中古でアマゾンで購入して、読んでいた時だった。初版本は、1968年に出て、そのときに佐藤さんという方が購入なさったようだ。なぜわかったかというと、裏表紙に、1968年10月31日佐藤という印鑑が押してあったからだ。

古在先生に聞きたいことが山ほどあったのに、2018年にお亡くなりになりました。ご冥福をお祈りします。

古在由秀著「月」より引用(p128

地球を中心と考えた時の月の軌道も、ほぼ楕円であるが、太陽の月への引力と月と地球の重心の差が、月の軌道を乱している。この軌道を乱す力は、前に述べた潮汐力と似たもので会えることは、お分りいただけると思うが、それが地球の200分の1の強さになり、月の軌道を新月や満月の頃は、楕円軌道より300Km地球に近づけ、半月の頃は同じくらい地球から遠ざけている。この他、月には、他の惑星の力も働いているし(摂動)、地球が球でないための影響も現れ、月の軌道は実に複雑に変化しているのである。

古在先生の本を読んでいると、どうやら、月のエキセントリックな軌道が、摂動や地球の扁平が原因だと思われたようだ。

古在由秀著「月」より引用「ドローネイの月運動論」の<3000ポンドの賞金>(P131,132)

太陽、言い換えれば、地球の運動理論は、比較的簡単に作られたのであろうが、月の方は、なかなかうまくいかなかった。18世紀には、イギリス政府、パリ学士院が、懸賞金を懸けて、月の運動理論を奨励。(中略)1753年オイラーが月運動論によって3000ポンドを受け取った。

(うらやましー)

19世紀になって、月のかなり正確な位置を予報できる理論を導き出したのは、デンマークの天文学者ハンセンで、長い間、天体歴計算の基礎になっていた。

そのあと、幻の名理論「ドローネイの理論」が生まれたと記されています。現在、月の予報は「ブラウンの理論」を元にしているとのことです。

ああ、ブラウンの理論をみてみたいぞ。いろいろ調べてもわからないので、誰か知っている方、教えてください。

古在由秀著「月」より引用(p130

<実際上の問題>

三体問題が解けないということは、数学的には厳密に解けないということで、角度の三等分(任意の角度の三等分はコンパスと定規では三等分にできない)5次以上の方程式の解法と同様に不可能と言われている。しかし、実際問題として、角度の三等分は、我々は、かなり正確に角度を三等分することができる。三体問題も同じである。月でも惑星でも、その軌道は、大体において楕円であることがわかっているのです。その楕円からのハズレを、観測にかかる精度内で、何百年間かに渡って計算できれば良いのである。惑星の場合は、楕円からのハズレも非常にわずかで、例えば、木星の公転周期は、12年であるから、何十周期かについて計算が合えば良い。ところが、月は同じ年月の間に何千公転かしてしまい、しかも楕円からのハズレも大きいという点が問題である。

という一文を読んで、私は、エキセントリックな月軌道に興味を持ち、どんな原因でそんなことになっているのだろうと、調べたくなったのだ。月の軌道は、宇宙の中で、一番正確に観測しやすい対象ですし、それが、説明できないなら、その理論は、全宇宙共通に、通用しないということになります。おそらく、月の軌道が一般的で、惑星の軌道が特殊なのかもしれない。そこで、無謀ではあるが、月の軌道を研究してみることにしました。

2018年夏

FIFAワールドカップロシア大会で日本がベルギーに負けた日

光はエネルギーと搬送波のコラボレーションかな

光は、粒子性と波動性の二重性格を持っている。これは実験で証明されている。

そもそも光って電磁波なので、光も電磁波も同じような構造をしているはずである。それはさておき、光は物にぶつからない限り、見えない。ぶつかってはじめて、色として人間の目が認識できる。138億光年の光も人間の目に届いてはじめて光ということがわかる。

そこで、光をエネルギーを持った搬送波と考えられる。粒子ではなくエネルギーである。当然、搬送波は波なので波の性質を持ち、衝突することによってエネルギーが到着する。ということになる。

以前の赤色偏移のブログでも述べたが、搬送しているうちに、搬送しているエネルギーが減少して138億光年搬送するとエネルギーがゼロになる。搬送中におとしてきたエネルギーが背景放射になる。これらは、実験していなので、予想にしかすぎないのですが。だれかチャレンジしてくださるとありがたい。

光速度一定の原理

EMANの物理学)より

特殊相対性理論;アインシュタインが論文の中で言いたかった事を要約すれば次のようになる。 「マックスウェルの方程式をいじって求めた結果を怪しまなくても、次の二つのことを認めるだけで同じ結果、すなわちローレンツ変換式が導ける。だからこの二つを受け入れて、物理学を、特にガリレイ変換を見直してはいかがでしょう? 力学の法則もローレンツ変換に従うと考えるのです。」 
その二つというのは、 
・光の速度は光源の速度に依らない 「光速度不変の原理」 
・どんな慣性系でも物理法則は同じ 「相対性原理」 
光速度は誰から見ても一定;広く知れ渡っているように、光速度はどの慣性系から見ても同じ値の定数である。 これは観測事実である。 このことは上で説明した二つの原理から導く事が出来る。EMANの物理学

特殊相対性原理; 電気力学と光学(電磁波)についての法則が、力学の方程式が成り立つようなすべての座標系に対して成り立つ。
光速不変の原理; 光(電磁波)は真空中を、光源の運動状態のいかんにかかわらず一定の速度 c で伝わっていく。(Wikipedia 特殊相対性理論

結局、発光源と受光者がどんな速度で移動していても、光の速度は一定ということです。

宇宙エネルギー構造からみた光速度

宇宙での最大の速度は光速です。記号はcです。光速は1.08e9km/hくらいである。質量があれば、速度はcより小さくなるはずです。すなわちエネルギーは質量=0と考えて差し支えない。言い換えれば、質量=0のエネルギーが光速cで移動していると考えても差し支えない。質量がないから、加速度もないだからいきなり光速になる。だから、どんな速度の光源から発した光の速度は、光速度になる。その光は、動いている間は、見えなくて、なにかにあたって初めて可視化できる。だから、計測するには、何かにあたった瞬間にどのくらいの距離をどの位の時間で進んだのかがわかる。だからどこんな速度で移動している受講者(観測者)も同じ速度の光を観測になる。つまり、光速度の観測の仕方がポイントになるのではないか。そもそも、光速度一定の法則がわかったのは、マイケルソン・モレーの実験で失敗したからである。

マイケルソン・モーレーの実験(Wikiペディアより)

マイケルソンはエーテルの流れを検出するに十分な精度を得られる実験方法を考案した。これは今日マイケルソン干渉計と呼ばれる装置である。まず、光源から出た白色光線はハーフミラーを通り、二つの互いに垂直な光線に分割される。それぞれの光線は、しばらく進んだ後に鏡で反射され、中央に戻ってくる。そして検出器の上に重ね合わせると、それぞれの光線が光源を出てから検出器に到達するまでに費した時間に応じて、干渉が起こる。光線が費した時間が僅かでも変化すると、干渉縞の位置が動くはずである。

もしエーテルの風が地球の自転にのみ由来するのであれば、風向きは12時間ごとに反転する。また、一年を通しても、半年ごとに風向きが変化しなければならない。この風向きの変化は、干渉縞の移動として検出されるはずである。これは、川を行く船の例で考えることができよう。船はスクリューにより時速50 kmの速さを得ることができ、川は時速5 kmで流れているとする。このとき、川を横切るように10 kmの距離を往復するならば、少し下流に流されることを気にしなければ、0.4時間で帰ってくることができる。しかし、上流から下流10 kmの地点までを往復するならば、行きは0.182時間、帰りは0.222時間要するので、合計で0.404時間かかる。同様に考えて、エーテルの風に対し垂直に進む光線に比べ、平行に進む光線は、往復に僅かばかり長い時間を要する。すなわち、エーテルの風向きによって干渉縞が移動するのである。実験は、エーテルの流れが太陽から見て止まっていると仮定し、地球の運動により引き起こされる干渉縞の移動の測定を目的として行われた。

マイケルソンは1881年にいくつかの実験を行った。予想された干渉縞の移動が、縞の間隔を1として0.04であったのに対し、検出されたのは最大で0.02であった。しかし、彼の実験装置は試作品であり、実験誤差が大きかったために、エーテルの風について結論を出すことはできなかった。エーテルの風を測定するためには、さらに高精度な実験を行う必要があった。とはいえ、この試作品は、実験手法の有効性を示すには十分であった。

そしてマイケルソンはモーリーと共に改良型の装置を作成し、干渉縞の移動を検出するのに十分な精度を得ることに成功した。彼らの実験では、光は何度も反射されてから検出器に到達するため、光が移動する長さは11 mに及んだ。このため、予想される干渉縞の移動は0.4であった。検出を容易にするため、この装置は石造りの建物の地下室に配置され、熱や振動の影響は最小に抑えられた。振動を抑えるための工夫として、装置は大理石の巨大なブロックの上に置かれ、そのブロックは水銀のプールに浮かべられた。彼らの計算によれば、振動による影響は、期待される干渉縞の移動の100分の1以下であった。水銀のプールには別の利点もあった。すなわち、装置の向きを容易に変えることができたのである。向きを変えながら実験を繰り返すことにより、エーテルの「風向き」を検出することができたのである。

宇宙の果てってどこだ

国立天文台によると

まず、遠くを見るとはどういうことなのかを考えてみましょう。

ある天体が地球にいる私達に見えるということは、
その天体が発した光が地球に届いたということです。

光の速さは秒速約30万キロメートルととても速いのですが、
多くの天体はとても遠くにありますので、
光は何年もかかって私達のところまで届きます。

たとえば、1万光年離れた天体を考えると、
1万年前に天体を出た光が、
1万年の間宇宙空間を飛び続けて、
今やっと地球に届いたのです。

つまり、今私達が見ている天体の姿は、
その天体の1万年前の姿だというわけです。

私達のこの宇宙は、138億年前に誕生したと考えられています。

するともし、120億光年彼方に見える天体(「天体A」としましょう)を観測したとすると、
それは120億年前にその天体を出た光を今受け取ったということになり、
宇宙が誕生してからわずか18億年しか経過していない、
宇宙の初期の頃の天体の姿を見ていることになります。

それよりさらに遠くを見ようとするとどうなるでしょう。
宇宙が誕生したのが138億年前ですので、
138億光年より遠いところを見ようとしても、
そこには天体はおろか宇宙そのものがなかったのですから、
なにも見えるはずがありません。

そのような意味では、
どの方向を見ても、
138億光年の距離が「宇宙の果て」だといえます。

とどうやら、
物理的な宇宙の果ては見えないのでわからん。

と言うのが本当のところである。

宇宙マイクロ波背景放射が全方向から降り注いだり、
はたまた多元宇宙論など新しい理論も生み出されているようですが。
結論はわからないというところです。

個人的意見ですが

ここからは私見なのですが、
意外に近いところに宇宙の果てがあるように思えるのです。

自分の考えた「親子理論」をサイトに載せてありますが、
宇宙構造からすると、必ず親と子がツリー構造になっていなければなりません。

少なくとも、銀河の中心ー>太陽ー>地球ー>月とツリー構造になっています。

ということは、果ては月です。

だから、今度JAXAが着陸船を送る火星のフォボスとか木星の50以上ある衛星とか、
それらがすべて宇宙の果てです。

親子理論からすると、中心はどこだと言うことになります。

138億光年私たちが見える範囲は、
おそらく宇宙からすると、
地球のどこかに落ちたゴマ粒のようなもので、
その中心に計り知れないくらい大きな質量を持った天体があるのではないかと推測します。

宇宙の中心はどんなに大きのか、想像だにできません。(汗)

と思ったけれど

最近、これもちがうのではないかと思いはじめました。
宇宙の中心はないのではないかと。
例えば、銀河で考えてみると、
銀河系全体では、バランスしているはずです。
エネルギーの継承は、銀河系の中心ー>太陽ー>惑星ー>衛星と継承され、
各天体は、居心地の良いところにいるはずなので、

トータルのエネルギーはゼロになります。

各々の銀河は、トータルゼロエネルギーなので、
それで完結しているはずです。

もしそれらの銀河の居心地が良い場所があるとすれば、
銀河が細胞のように(結晶化して)規則正しくならんでいるのではないかと、思うのです。

と思って、記事を探していたら、こんな記事がありました。

国立天文台のニュース 世界最大規模の“模擬宇宙”を公開—宇宙の大規模構造と銀河形成の解明に向けて—
です。

「Uchuu」で得られた現在の宇宙でのダークマター分布。

これはまさしく細胞的な構造です。

これをみてると、宇宙の果てなどないでしょ!
といいたくなります。

そもそも、果てがあるということは、
境界があるということなので、
最低2つの空間がないとならないわけです。

高木貞治の「数学概論」の最大値の定義を思い出しました。

138億光年より先は見えないだけで、
宇宙は広がっています。

とすると今見える宇宙は、宇宙の中と比較すると、
電子顕微鏡でも点にしかみえないくらい小さいのかもしれません。
宇宙が無限大とすると、その点よりも小さいのでないかと。

なんて考えると、
眠れなくなります。

しかし、寝てました(汗)

と考えると、
「ビックバン宇宙論」はどうかな?と疑問が湧いてくるのでした。
境界がなければ、宇宙が膨張しているかどうかわからないので。
無限の宇宙では、成立しないのではないかと。

それよりも、だれか無限をちゃんと定義してくれないかなあ。
それができれば、なにが正しいかみえてくるのではないかと。

2022.10.5追記