火星は、地球に最も近い惑星の一つであり、神話にも登場する魅力的な存在です。この記事では、火星の大気、地形、質量、自転、季節の変化、磁場の喪失などについて詳しく紹介しています。
また、火星探査に必要な知識や、火星までの距離や通信時間の計算など、興味深いトピックも含まれています。火星に興味のある方は必見の記事です。
MARS
太陽系第四惑星「火星」
火星は、太陽系の第四惑星で、地球型（地質的に地球に似た特徴を持つ）惑星に分類されます。地球型惑星は、主に岩石と金属から構成され、他には地球、金星、水星が含まれます。
赤く見える理由は“鉄”
火星の表面が赤っぽく見えるのは、表面に酸化鉄（赤鉄鉱）が豊富に含まれているためです。火星の大気は地球の大気とは異なり、酸素が少ないため、鉄が酸化して赤色の鉄鉱物が形成されやすい環境にあります。
そのため、火星の岩石や砂の表面には、酸化鉄による赤色の層が形成され、火星全体が赤く見えるのです。また、火星には地球に比べて大量の酸化物が存在しているため、土壌や岩石が表面に現れる色は様々であり、火星の地形に多様性があることがわかっています。
名前の由来は…神。
火星の英語名「Mars」は、ローマ神話の軍神であるマルスに由来しています。マルスは戦争と勇気を象徴し、戦士たちに崇拝されていました。また、農業や豊穣を司る神としても知られており、彼は多面的な性格を持っています。
一方、ギリシャ神話にはアレスという同じ役割を持つ神が存在し、戦争と暴力を象徴していました。マルスとアレスはよく同一視されますが、性格や神話上の描写に違いがあります。
火星の赤い色は血液と関連づけられ、古代の人々は戦争の神マルスを連想し、Mars（マーズ）と名付けました。
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日本名で“火星”は文字通りの“火の星”
火星は、地球から肉眼でも比較的容易に観察できる惑星で、その赤い表面が特徴的です。この赤さは、酸化鉄（鉄の錆）が多く含まれることにより、火星の表面が赤く見えるためです。この独特の色合いが、古代から多くの文化で注目を集め、さまざまな神話や伝承に組み込まれてきました。
東洋文化、特に中国や日本では、火星は五行思想に基づいて「火」の属性を持つ星と捉えられています。五行思想は、宇宙の成り立ちや事象を木、火、土、金、水の五つの要素で説明する思想で、中国の哲学や占術、医学などにおいて重要な役割を果たしています。
火の属性は、太陽や火山などの熱や光を生み出すものを象徴し、生命力や情熱を表すとされています。火星が火の要素を持つ星として考えられるのは、その赤い色が火や炎のイメージを連想させるためです。このような解釈は、東洋文化において火星の名前や神話の中での位置づけに影響を与えています。
このように、火星は地球から容易に観察できることやその赤い色から、古代から現代に至るまで多くの文化で重要な意味を持ち続けています。
火星の大きさは地球の半分ぐらい
火星の直径は約6,779キロメートルで、地球の直径（約12,742キロメートル）のおおよそ半分です。また、火星の質量は地球の約1/10（0.107地球質量）であり、これは地球の重さが約5.97 x 10^24キログラムであるのに対して、火星の重さが約6.39 x 10^23キログラムであることを意味します。
火星の一日は「約24時間40分」
火星は、地球と同じように自転しており、その自転周期は24時間39分35.244秒と地球の自転周期（約24時間）に非常に近い値です。これは、火星の一日（昼夜のサイクル）が地球の一日とほぼ同じ長さであることを示しています。
火星の自転速度は地球よりも少し遅いため、火星の一日は地球の一日よりも約40分ほど長く感じられます。このわずかな違いは、火星での日常生活においても影響を与えることが考えられます。
火星の自転によって、その地表では昼と夜の交替が起こります。つまり、火星にも日の出と日没が存在します。火星の太陽の出現は地球のそれと類似しており、太陽が地平線上に昇ると昼間となり、太陽が沈むと夜間となります。ただし、火星の大気は地球よりも薄く、太陽の光が弱められるため、昼間の明るさは地球よりも低いです。
![Rolling Mars [hd video]](https://live.staticflickr.com/7207/6939158667_589c82d2a5_b.jpg)
重力は地球の3分の１
火星の表面重力は約3.711m/s^2で、地球の重力（約9.807m/s^2）のおおよそ1/3程度となっています。これは、火星の質量が地球の質量よりもはるかに小さいためです。火星のより小さな重力は、人や物体が地球と比較して軽く感じることを意味します。
また、火星の大気は地球の大気に比べて薄く、その密度は地球の大気の約1%です。
これは、火星の弱い重力が大気を保持するのに十分でないため、大気が宇宙に逃げやすい状況にあることを示しています。火星の薄い大気のため、地球で一般的に見られるような雲や大気現象は、火星ではあまり起こりません。
火星の薄い大気は、探査機が火星に着陸する際に考慮すべき要素でもあります。地球の大気圏突入時には、探査機が大気中を高速で進むため、摩擦熱が発生し、熱対策が重要です。
しかし、火星の大気圏は地球よりも薄いため、摩擦熱が比較的小さいです。その結果、火星への探査機の設計では、大気圏突入時の熱シールドの対策が地球よりも簡略化されることがあります。
地球と火星までの距離「約4億キロメートル」
地球と火星は、太陽の周りを楕円軌道で公転しているため、二つの惑星が最も離れたときと最も近づいたときの距離は大きく異なります。
地球と火星が太陽をはさんで最も離れた状態を「合」と呼び、その際の距離は約4億キロメートルに達します。一方で、二つの惑星が最も接近する瞬間を「衝」と呼びます。
衝のとき、地球と火星の距離は約5500万キロメートルまで縮まります。これは、月と地球の平均距離（約384,400キロメートル）のおおよそ140倍です。衝が起こると、火星は地球から見て太陽の反対側に位置し、夜空で明るく輝くため、肉眼で観測が容易になります。
地球と火星の距離が変化することは、火星探査計画に影響を与える重要な要素です。火星が地球に最も近い衝の期間に探査機やローバーを打ち上げることで、短い時間で目的地に到達し、効率的なミッションが実現できます。
このような計画は、燃料や通信コストを節約するだけでなく、火星探査の成功率も向上させます。
再接近時の時でも片道でいくと約8ヶ月
現在の技術を用いて火星への往復飛行を行う場合、最も効率的な軌道であるホーマン軌道が利用されます。
ホーマン軌道は、火星と地球が最も接近するタイミングで出発し、最小限の燃料で目的地に到達することを目指します。この軌道を使用することで、燃料コストや通信コストを抑え、探査ミッションの成功率を高めることが可能です。
ホーマン軌道を利用して火星に向かう場合、火星への所要時間は約250日（8ヶ月）程度です。この期間は、現在の宇宙探査技術で最も一般的な飛行時間であり、多くの火星ミッションがこのタイミングを狙って実施されています。
火星を通過した後、探査機は火星の重力を利用して軌道を変更し、燃料消費を抑えながら地球に戻ります。この重力アシスト技術は、宇宙探査において重要な役割を果たし、様々な惑星探査に活用されています。
新幹線で約20年以上
仮に新幹線を使って火星へ行くとしましょう。新幹線の最高速度は時速約320キロメートルです。火星までの最短距離が約5500万キロメートルであるため、この速度で火星へ向かう場合、どれくらいの時間がかかるかを計算してみましょう。
1時間あたり320キロメートルを走行するとして、5500万キロメートルの距離を走破するには次のように計算できます：
5500万キロメートル ÷ 320キロメートル/時間 ≈ 172,000時間
この計算結果によれば、新幹線で火星に行くのに約172,000時間かかります。時間を年に換算すると：
172,000時間 ÷ (24時間/日 × 365日/年) ≈ 20年以上
つまり、新幹線で火星に行くためには、約20年以上の時間が必要になります。
光の速さで約3分
一方で、光速は秒速約30万キロメートルで、火星までの距離が約5500万キロメートルであることを考慮すると、光速で通信する場合、次のように計算できます：
5500万キロメートル ÷ 30万キロメートル/秒 ≈ 183秒
これにより、光速での通信では火星まで片道約3分程度で到達することができます。
火星には磁場が存在しない
火星は現在、弱い磁場しか持っておらず、そのため太陽風や荷電粒子から大気や水を完全に保護することができません。地球のような強い磁場を持つ惑星は、太陽風からの荷電粒子の影響を大気圏の外に跳ね返し、大気や水を保持しやすくなります。
約40億年前、火星は地球と同様に磁場に守られた惑星でした。しかし、火星の内部のダイナモ（磁場を生成するメカニズム）が停止しました。このダイナモは、火星の外核部での液体金属の対流によって磁場が生成される現象でした。何らかの理由でこの対流が停止し、それによって火星は磁場を失いました。
磁場を失った火星は、太陽風などからの荷電粒子の影響を受けやすくなりました。その結果、大気が徐々に薄くなり、水も徐々に失われていったと考えられています。この過程で、火星の表面の水は大気に放出されるか、地下深くに沈んだとされています。
火星の過去の磁場の存在やその消失についての研究は、火星の気候変動や地質の歴史を理解する上で重要です。また、火星の磁場の喪失は、惑星の居住可能性や生命が存在し得るかどうかを評価する際にも、重要な要素となります。
現在の火星探査計画では、火星の過去の水や磁場に関するデータ収集が続けられており、将来的に火星の歴史や生命の可能性についてさらに詳しく解明されることが期待されています。
火星にも四季がある！
火星には四季が存在します。火星の自転軸の傾きは約25度で、地球の約23.5度と比較的近い値です。この傾きのおかげで、火星にも春、夏、秋、冬のような季節の変化が生じます。
ただし、火星の一年は地球の一年よりも長いため、各季節も地球に比べて長く感じられます。火星の公転周期は約687地球日であり、それぞれの季節はおおよそ地球の2倍の期間がかかります。
火星の季節は以下のようになります。
- 春 – 約194地球日（7ヶ月弱）
- 夏 – 約178地球日（6ヶ月強）
- 秋 – 約142地球日（4ヶ月強）
- 冬 – 約173地球日（6ヶ月弱）
火星の気候は地球とは大きく異なりますが、四季の変化は研究対象として興味深いものです。火星の季節の遷移は、大気の循環や極地の氷キャップの変化など、さまざまな現象に影響を与えると考えられています。
季節によって北極・南極の氷が増減
火星の北極と南極には、確かに季節によって氷の増減が観察されます。北極と南極には、氷冠と呼ばれる大規模な氷の層が存在しています。氷冠は主に二酸化炭素の氷から構成されており、一部に水の氷も含まれています。火星の極地域での季節の変化は、氷冠の形成と減少に大きく関与しています。
冬季には、気温が低下し、大気中の二酸化炭素が固体化して極冠が成長します。また、火星の冬季には、極地域が長期間太陽光から遮断されるため、さらに冷え込みます。
一方、夏季には、太陽光が極地域に戻り、気温が上昇します。この時、極冠の二酸化炭素の氷が昇華し、大気中に放出されます。極冠は縮小し、一部の地域では水の氷が露出することがあります。
このように、火星の極冠は季節によって大きく変化し、それに伴い大気の循環や水の循環も影響を受けます。火星の極地域の研究は、惑星の気候や環境の理解に不可欠であり、将来の探査計画や火星での居住可能性の評価にも重要です。
