| 「氷」ってことは、土星の輪は水＝H2Oなんだろうか。 |
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Yes.
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| まさに直射日光(^^)を受けると思うが、どうして溶けないんだろう？ |
一口に「直射日光」と言うけれど、地球上の直射日光と土星での直射日光の照射量（エネルギー）は全然違う。
ある点Ｏから光が出ているとする。この光源から等距離の点の集合は、球になる。
球の表面積を求める式はＳ＝4πｒ2。ここから想像がつくとおり、球の表面積（Ｓ：つまり、光を受けるべき面積）は光源からの距離（ｒ：つまり、太陽からの距離）の２乗に比例する。
距離が離れても光源は同じエネルギーしか出していないんだから、結局単位面積あたりが受けるエネルギーは、光源から離れれば離れるほど、小さくなる（半径の逆自乗）。
ということは、たとえ「直射日光」であっても、地球よりもかなり太陽から遠い土星では、氷を溶かすほどのエネルギーにはならないってわけ。
ちなみにこの、直射日光があたっても氷でいられるかどうかの境目が、だいたい火星と木星の中間あたりにある。
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圧力がほとんど無い状態で個体のままでいるってのは、結局どういうことなんだろうか？
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半径が数km以上の氷の塊は、己の重力で固まっているので、バラけない。
もちろん、勢いつけて離すようにすれば飛んでっちゃうけど。
つまり、アラレちゃんがガンと地球を２つに割っても、また勝手にくっついてしまうわけですね。
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| 土星の輪ってのは、きっと土星の引力に引っ張られて、周りを回ってるんだと思うけど、土星に近い側と遠い側とでは、重力が違うんじゃないかと思う。とすれば、輪の内側と外側とでは氷の大きさ（質量）が違うんだろうか？ |
これはよく知らない。(^^;;
ただ、あまり土星に近いと、潮汐力で破壊されてしまう。つまり、塊の土星に近い部分に働く土星からの重力と、遠い側に働く土星からの重力の差が、塊自身が作る自分に対する重力をこえてしまうとバラバラにされてしまうわけだ。
潮汐力図解 （「←」が重力）
土
) ←←←( 氷 ←)
星
↑G1 ↑G2
G1とG2との差（＝潮汐力）があまりに大きいと、氷が引き剥がされちゃう。
氷の場合、密度はだいたい氷の物性で決まっているので、あまり半径依存性はないんじゃないかな。
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| どうして輪はディスクのような形をしているのだろう？ 腹巻きのように(^^)というか、地面から等距離にある氷が星の周りを回る、という形態にはどうしてならなかったんだろう？ |
まずディスクが既にある状態を考えて、そこにある塊が傾いた軌道で土星( --O-- )のまわりをまわっているとしよう。
/ ←塊の軌道
/
------- O ------- ←ディスク（輪）
/↑
/土星
こんな感じ。そうすると、この絵で塊が右側にある時は、ディスクによって下向きの重力がかかって、左側に行くとディスクが上にあるので上向きの重力がかかる。土星からの重力とは別にね。
/↓ ←重力
/↓
------- O -------
↑/
↑/
そうやって軌道が乱されるわけだが、反作用として当然ディスクにある塊も影響を受けて(重力で; たまにぶつかるかも)、ディスクに対して鉛直方向の運動量を少しづつ他の塊に渡していく。そういう作用反作用を繰り返して、だいたいみんな軌道がそろって結局ディスク上を運動するようになる。
（つまり、ディスクの起動も若干変わる。……もう少し正確なイメージを掴みやすく言うと、ディスクそのものというより、ディスクを構成する個々の塊の軌道が影響を受けるわけ）
じゃあ、最初にディスク状ではなくて、ランダムに回らせてたらどうなるか、というと、塊同士の相互作用を繰り返すうちに、塊が持っている角運動量のベクトルの方向に徐々に揃って、結局ディスク状になっていく。と、なっているはず。
もちろん、塊の数が減ってくれば、なかなか相互作用しにくくなるのでこの効果は弱まる。
> ……てぇことは、例えば地球の軌道上にある
> 人工衛星のゴミなんかは、いつかはディスク状
> に並ぶことになるのだろうか？
※↑私の質問
なるんじゃないかなぁ。
もっとも、どれくらいの時間がかかるのかはわかりませんが。(^^;;
# めちゃくちゃ長時間のような気がする…。
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| ちなみにこれ、またまた「日記」の方に書いてよろしい？ |
どうぞ。
ただ、リングの形成についてはまだよくわかっていないことも結構あるみたいです。
あ、それから、実際のリングにしろなんにしろ、天体の軌道がほぼ同一平面状にあるのは（たとえば太陽系の惑星みたいに）その形成過程の初期段階で、そもそも材料になるような塊(土星ぐらいの軌道だと主に氷になるわけだが)を作るために、その塊の材料である塵を薄いディスク状にしてやる必要がある。
で、これはまたこの前言った理屈でディスクに降ってくるわけ。
この時、ディスクに落ち着くために余計なエネルギーや角運動量やらはまわりのガスにあげてしまう。（これは塊同士の相互作用でディスクに落ち着く話と同様）
だから、その初期条件を引きずっている可能性が大きい。
もう１つの可能性として、衛星が土星に近づきすぎて壊されるような場合は、衛星の軌道上に塊がバラまかれてリングになるってことも考えられますね。
この場合も、もともとリング状になってたってことになる。
ってわけで、現実は個々のプロセスと、全体のシナリオと２つの問題が絡んでるので、結構ややこしかったりするのだ。
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