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順行
(じゅんこう、prograde motion)とは、
惑星
が他の惑星と同じ方向に運動している?態を指す。それに?して
逆行
(ぎゃっこう、retrograde motion)とは、順行とは逆の方向に運動している?態を指す。
天?
の順行?逆行には、その天?の回?(
公?
?
自?
)方向自?の正逆に起因するものと、
地球
から天?を見た場合に起こる見かけの現象とがある。?史的には後者の現象を?明するための理論が?展した。順行から逆行に切り替わる瞬間には惑星の
赤?
方向の運動が停止するが、この瞬間を
留
(りゅう)と呼ぶ
[1]
。
本項では逆行についてのみ記述する。
回?方向に起因する逆行
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天?の回?方向に起因する逆行は、天?の
自?軸
や公?
軌道
に?する運動方向で定義される。
天?の公?軌道の
北極
は
右手系
で定義される。すなわち、天?の公?運動の方向に沿って右手の指を曲げた時に右手の親指が向く方向を公?軌道の北と定義する。言い換えれば、公?軌道の北側から公?面を見ると天?が
反時計回り
に公?するように見える。
同?に天?の自?軸の北極は、その天?の自?方向に沿うように天?の
赤道
に右手の指をかぶせた時に親指が向く方向として定義する。自?軸の北側から天?を見ると反時計回りに自?するように見える。
逆行運動を表す際には??的に等?な二通りの表現が可能である。すなわち、天?が軌道上を逆行すると考えても良いし、軌道上を順行しているが軌道面が裏返しになっている、と考えても良い。例として、ある惑星の赤道面に?して10°の傾きを持ち、軌道上を周期6時間で逆行公?する
衛星
を考えると、この衛星の軌道パラメ?タは以下のように表現できる。
- 軌道傾斜角
: 10°、
公?周期
: -6時間
- 軌道傾斜角: 170°、公?周期: +6時間
前者は軌道傾斜角が90°を超えないような定義を用いた表現であり、後者は公?周期が負の値をとらないような定義を用いた表現となっている。同?に自?の場合も、自?軸が公?軸に?して10°傾いて逆行自?していると表現しても良いし、自?軸が逆さまになった?態で順行自?していると考えても良い。
これら二つの表現のうちどちらを用いるかは任意である。通常は公?周期が常に正になるように、?って逆行運動では軌道傾斜角が90~180度の値をとるように定義されることが多い。軌道傾斜角を?記しない場合には、天?の逆行運動を示すには周期を負の値で書くしかないため、天?の一?表などでは逆行天?の周期を負の値で書く場合が多い。
公?の逆行
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太陽系
ではほとんどの天?が同じ方向で
太陽
の周?を公?している。全ての惑星と大部分の小天?は、太陽の北極方向から見て反時計回りの軌道を持っている。逆行公?している天?のほとんどは
彗星
で、これらは非常に
離心率
の大きな軌道を持っている。
同?に、惑星の衛星のうち半?が大きく母惑星に近い軌道を持つものはほとんどが母惑星の自?と同じ方向に公?しており、その方向が順行となっている。しかし
木星型惑星
には軌道傾斜角が大きく離心率の大きな軌道を公?する?わった小衛星が?多く存在する。これらの衛星は
小惑星
や
エッジワ?ス?カイパ?ベルト天?
が惑星に捕らえられたものと考えられ、その多くが逆行軌道を持っている。2006年現在での捕捉天?と考えられる衛星の軌道の向きは、
木星
では逆行が48個に?し順行が7個、
土星
では逆行が18個に?して順行が8個、
天王星
では逆行が8個に?し順行が1個である。この種の衛星で最も大きいものの一つが土星の衛星
フェ?ベ
である。
海王星
では?況は少し異なっている。海王星の衛星では、逆行軌道を持つが
軌道要素
自?は普通の
トリトン
のみが、
エッジワ?ス?カイパ?ベルト
から捕捉されて現在まで?っている唯一の大きな衛星とみられている。トリトンより外側を公?し不規則な軌道を持つ衛星が6個あるが、これらは順行軌道と逆行軌道が半?ずつとなっている。これらの衛星のうちいくつかは捕捉天?ではなく元?海王星の衛星で、トリトンの捕捉によって軌道が?されたものと考えられている。
自?の逆行
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地球を含むほとんどの惑星は順方向に自?している。つまり、太陽の周?を公?するのと同じ方向に自?している(言い換えれば、自?の北極と公?の北極が太陽の北極と同じ向きになっている)。例外は
金星
、
天王星
である。天王星は公?軌道に?してほぼ?倒しに自?している。これを
赤道傾斜角
と
自?周期
で表すと、傾斜角82°で自?周期-17時間の逆行自?をしている、もしくは傾斜角98°で周期+17時間の順行自?をしている、と表される。現在の推定では、天王星は元?は普通の赤道傾斜角を持ち順行自?をしていたものが、初期の段階で大規模な
天?衝突
によって自?軸が倒されたと考えられているため、後者の表現が用いられることが多い(なお、天王星の衛星の公?方向は天王星本?の自?に?する方向で表されるため、衛星の順行?逆行の記述は天王星の自?をどう表現するかにはよらない)。
一方、逆行自?している金星の場合は赤道傾斜角は3°未?で、243日という非常にゆっくりとした自?周期を持つ。金星の場合は、地球と比べて自?軸が逆さになっていると考えるよりはゆっくりと逆行自?しているとした方が考えやすいことや、初期段階での大衝突によって自?軸にはほとんど影響を?えずに自?の方向のみが逆?したと考えられていることから、ほとんどの場合は(赤道傾斜角177°で自?周期+243日の順行自?ではなく)傾斜角3°で自?周期-243日の逆行自?をしていると表される。
見かけの逆行運動
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空の天?を?測すると、太陽や
月
、
恒星
は地球の自?によって東から西へ動くように見える。これを
日周運動
と呼ぶ。しかし
スペ?スシャトル
や多くの
人工衛星
などは西から東へ動くように見えることが多い。これらの人工天?は月と同じ方向に公?しているが、公?速度が地球の自?よりも速いために日周運動とは逆方向に動くように見える。
火星
の衛星
フォボス
もこれと似た軌道を持つ。火星の表面から見たフォボスは地球から見た月の動きとは逆の方向へ動いていく。フォボスも月も母惑星に?して順行する衛星だが、月の公?周期が地球の1日に比べて長い(約1ヶ月)のに?して、フォボスの公?周期は火星の1日に比べて短いためにこのように見える。地球の周?を公?する人工衛星には逆行軌道を持つ衛星も少ないながら存在し、これらの衛星は地上から見ると(逆?的だが)月と同じ方向、すなわち東から西へと動くように見える。
地球から見ると、外惑星(火星、木星、土星、天王星、海王星)は空を移動しながら定期的に移動方向を?えるように見える。ある一夜での運動を見ると、全ての恒星と惑星は地球の自?に?じて東から西へと動くが、一般に惑星は恒星に?してゆっくりと東へ移動している。この運動方向が惑星にとっての順方向であり、見かけ上の順行運動と見なせる。しかし、地球は外惑星に比べて短い周期で1公?するため、地球上の我?は複?車線の高速道路を走る速い車のように定期的に外惑星を追い越すことになる。このような追い越しが起こると、追い越される外惑星は東へ動く順行運動を止め、?けて西へと後?りするように見える。その後、地球が公?を進めて惑星を追い越し去ると、外惑星は再び西から東への順行運動を再開するように見える。
火星はこの見かけの逆行を約25.7ヶ月ごとに行い、火星より外側の惑星はより頻繁に逆行を行う。この逆行が起こる周期をその惑星の
?合周期
と呼ぶ。
この見かけの逆行運動は古代の天文?者を?ませ、このことが
planet
という名前の由?の一つとなっている。
planet
はギリシャ語で「彷徨うもの」を意味する語から?ている。
天動?
の太陽系モデルでは、惑星の見かけの逆行運動は惑星が
周?円と?円
と呼ばれる円の上を運動するためであると?明された。その後
コペルニクス
らにより
地動?
が再?見されるまで、逆行が見かけの運動であるとは考えられなかった。
古代中?、
漢
の時代の天文?者は、惑星の逆行が規則的に起きることに?づいていたが、正常な運行とは認めず、災いを示す異?とみなした。彼らは、古の天下太平な世に逆行はなかったのに、兵?があいつぐ時代に入って逆行が?たり前のようになったと考えていた
[2]
。
逆行の例
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太陽系での主な逆行運動の例を以下に?げる。
- 金星
はゆっくりと逆行自?をしている。
- 木星の衛星
アナンケ
、
カルメ
、
パシファエ
、
シノ?ペ
は木星の周?を逆行公?している。これ以外の小さな衛星にも逆行するものが多く存在する。
- 土星の衛星
フェ?ベ
は土星の周?を逆行公?している。この衛星はカイパ?ベルト天?が捕捉されたものと考えられている。
- 海王星の衛星
トリトン
は海王星の周?を逆行公?している。この衛星もカイパ?ベルト天?が捕捉されたものと考えられている。
- 天王星は赤道傾斜角がほぼ90°なので通常は「?倒しに自?している」と表現されるが、正確には90°以上の98°なので、順行か逆行かといえば逆行自?である。
脚注
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]
?連項目
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