宇宙探査の最前線であり、人類の想像力を刺激し続ける火星。この赤い惑星に関する基礎知識は、現代においてますます重要になってきています。
MARS
太陽系第四惑星「火星」
火星は、太陽の内側から数えて4番目の「太陽系第四惑星」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。
酸素が少なく鉄が酸化しやすい
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、その結果として火星全体が赤く見えます。この特徴的な赤色によって、火星は「赤い惑星」として知られています。
さらに、火星の地表には酸化物以外にも様々な物質が存在し、それによって地表は多様な色彩に彩られています。
「Mars」の由来
火星の英語名「Mars（マーズ）」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、勇気、そして農業や豊穣を象徴する多面的な神であり、古代ローマではマルスのためにさまざまな祭りが捧げられました。
火星の赤い色は、血液と関連付けられ、戦争の神であるマルスを連想し、Mars（マーズ）と名付けました
ギリシャ神話のアレス神との違い
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す。
しかし、マルスとアレスは性格や神話上の描写に違いがあります。マルスはローマ神話で多面的な性格を持つ神として描かれ、戦争だけでなく農業と豊穣も象徴しました。
一方、アレスはギリシャ神話で戦争と暴力の神としてより一面的に描かれ、好戦的な性格が強調されています。
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“火星”は文字通りの“火の星”
火星は地球から肉眼で観察でき、その独特の赤色も相まって、古代文明の頃から注目を集め、さまざまな神話や伝承に組み込まれてきました。
例えば、東洋文化（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（火星）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。
火星の文化的な意味付けは、古代から現代に至るまで継続しており、天文学だけでなく文化学や宗教学の研究においても興味深いトピックになっています。
火星の大きさは地球の半分ぐらい
火星の大きさは地球の半分ぐらいです。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）のおおよそ半分に相当します。
また、火星の質量は約6.39 x 10^23キログラムで、地球の質量（約5.97 x 10^24キログラム）に比べると約1/10（0.107地球質量）と小さく、軽い惑星です。
火星の一日は地球とほぼ同じ
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。
日の出と日没が存在
そして、火星は自転することから、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。
日中は地球よりも暗い
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。
1日＝約24時間40分
実際には、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。
このようなわずかな違いは、将来人類が火星に移住し、日常生活をおくるにおいて影響を与えることが考えられます。
![Rolling Mars [hd video]](https://live.staticflickr.com/7207/6939158667_589c82d2a5_b.jpg)
重力は地球の3分の１
火星の質量が地球の質量よりもはるかに小さいため、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。
地球よりはるかに薄い大気
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。
地球の様な気象現象は起きない
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。
探査機が着陸する時の影響
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、太陽を軸にして周る「楕円軌道（だえんきどう）」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（ごう・conjunction）」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（しょう・opposition）」と呼びます。
肉眼で観察可能な時
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倍に相当します。
この時の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、肉眼での比較的簡単に観測出来ます。
火星と地球の距離は火星探査計画に重要な要素
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。
「ホーマン遷移軌道」火星が再接近時に出発
現在の技術を用いて火星への往復飛行を行う場合、「ホーマン遷移軌道（ホーマンせんいきどう・Hohmann transfer orbit）」が利用されます。
ホーマン遷移軌道は、火星や他の惑星への探査ミッションで燃料や通信コストを最小限に抑えるために使用される効率的な軌道です。
この軌道を選択することで、探査機が最も燃料効率の良い経路で目的地に到達でき、ミッションの成功率を高めることができます。
最小限の燃料、時間も短く
火星が地球に最も接近するタイミングで出発するため、最小限の燃料で到達することができ、所要時間も比較的短くなります。
約250日（8ヶ月）の旅
一般的に、ホーマン遷移軌道を利用した場合、火星への所要時間は約250日（8ヶ月）程度とされています。
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。
火星の重力を利用して軌道変更、地球へ帰還
火星を通過した後の探査機は、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。
新幹線で火星にいくなら
では、実際に私たちが火星に旅をすると仮定した場合、一体どのぐらいの距離があるのでしょうか？
例えば、新幹線を使って火星へ行くとします。
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
つまり、新幹線で火星に行くのに約172,000時間かかることになります。これをもっとわかりやすく年に換算すると次のようになります。
- 172,000時間 ÷ (24時間/日 × 365日/年) ≈ 20年以上
このように、新幹線で火星に行くとしたら、約20年以上という膨大な時間がかかってしまうことがわかります。
光の速さで考えてみよう
一方で、光の速さ、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は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
つまり、光速で通信する場合は片道約3分程度で到達することができ、遅れこそありますが、現実的にやり取りをすることが可能なことがわかります。
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。
昔は地球と同じく磁場があったが失った
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。
磁場が喪失と共に大気や水が失われていった
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！
火星にも地球と同じ様に四季が存在します。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ています。
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になっています。
季節によって北極・南極の氷が増減
火星の北極と南極は、季節によって氷の増減が観察されています。
火星の氷はドライアイス
火星の北極と南極には、地球と同じ様に陸地を覆う5万km2未満の氷河の塊「極冠 （きょっかん・polar ice cap）」が存在します。
火星の極冠は一部には水の氷も含まれていますが、主に二酸化炭素の氷（ドライアイス）で出来ており、火星の極地域での季節の変化は、極冠の形成と減少に大きく関与しています。
冬には成長、夏には縮小
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。
読者の皆様へ
火星は私たちの宇宙における魅力的な隣人であり、その基礎知識を知ることは、宇宙の不思議に触れ、科学の進歩に対する興味を高める絶好の機会になります。
かつて水が流れていた火星は、人類にとって可能性を秘めた惑星であり、未来の探査ミッションによってさらなる謎が解き明かされることでしょう。
