高1 ／ 地学基礎 ／ eb-07
太陽系と太陽
この単元でできるようになること
- 太陽系の誕生（約 46 億年前、原始太陽系星雲 → 微惑星 → 原始惑星）を順に説明できる
- 地球型惑星（水星・金星・地球・火星）と木星型惑星（木星・土星・天王星・海王星）の違いを表で言える
- 太陽系の小天体（小惑星・太陽系外縁天体・彗星・衛星）を説明できる
- 太陽の構造（中心核・光球・彩層・コロナ）、エネルギー源（水素の核融合）、黒点・プロミネンス・フレア・太陽風を説明できる
- 天文単位（au）とケプラーの第 3 法則のおおまかな計算ができる
入試での位置づけ
「地球型と木星型の比較表（密度・半径・質量・衛星・環・自転周期）」が最頻出。太陽は「黒点が暗い理由（周囲より温度が低い）」「コロナは 100 万 K」「エネルギー源は核融合（4 つの H → 1 つの He）」。太陽系の誕生は順序並べ。地球のハビタブルゾーン（液体の水が存在できる距離）も問われます。
1. 太陽系の誕生
まずここだけ
約 46 億年前：
- 星間ガス（水素・ヘリウム＋塵）の濃い部分が自らの重力で収縮 → 原始太陽と、その周りを回る原始太陽系星雲（円盤）
- 円盤の中で塵が集まり、直径 1〜10 km の微惑星が無数にできる
- 微惑星が衝突・合体して原始惑星 → 惑星
- 太陽に近いところは高温で岩石や金属だけが残る → 地球型惑星（小さく重い）。遠いところは低温で氷も固体 → 大きく育ち、周りのガスも集めて木星型惑星（大きく軽い）
地球の初期：微惑星の衝突熱でマグマオーシャン → 重い鉄が中心へ沈んで核ができる（層構造：eb-01）→ 冷えて海ができ（水蒸気の雨）、大気中の CO₂ が海に溶けて石灰岩に。
2. 太陽系の惑星
まずここだけ
太陽から順に：水星・金星・地球・火星 ｜ 木星・土星・天王星・海王星（「すいきんちかもくどってんかい」）
| 地球型惑星（水・金・地・火） | 木星型惑星（木・土・天・海） | |
|---|---|---|
| 大きさ・質量 | 小さい・軽い | 大きい・重い |
| 平均密度 | 大きい（4〜5.5 g/cm³：岩石・金属） | 小さい（0.7〜1.7 g/cm³：ガス・氷。土星は水より軽い） |
| 表面 | 岩石の固い地面 | ガス（固い地面なし） |
| 自転周期 | 長い（地球 24 h、金星 243 日） | 短い（約 10〜17 時間）→ 遠心力で扁平 |
| 衛星 | 少ない（水星・金星は 0、地球 1、火星 2） | 多い（数十〜） |
| 環 | なし | あり（土星が顕著。木星・天王星・海王星にも） |
| 大気 | 薄い（水星はほぼなし）。金星は CO₂ の厚い大気で 90 気圧・460 ℃（温室効果） | 水素・ヘリウムの厚い大気 |
各惑星の特徴：
- 水星：最小、クレーター、昼夜の温度差が激しい
- 金星：地球とほぼ同じ大きさ。CO₂ の厚い大気で表面 460 ℃（強い温室効果）。自転が逆向き
- 地球：液体の水がある（ハビタブルゾーン）、N₂・O₂ 大気、生命
- 火星：地球の半分の大きさ、薄い CO₂ 大気、極冠（ドライアイスと氷）、かつて水が流れた跡、酸化鉄で赤い、オリンポス山
- 木星：最大（地球の 11 倍の直径、質量は地球の 318 倍）、縞模様と大赤斑、ガリレオ衛星（イオ・エウロパ・ガニメデ・カリスト）
- 土星：大きな環、密度が水より小さい（0.7 g/cm³）、衛星タイタン
- 天王星・海王星：メタンで青い。天王星は自転軸がほぼ横倒し（98°）。巨大氷惑星とも呼ぶ
ハビタブルゾーン：恒星からの距離が適当で、表面に液体の水が存在できる範囲。太陽系では地球付近（金星は近すぎ、火星はやや遠い）。
3. 小天体
ここまでできれば十分
- 衛星：惑星の周りを回る。月は地球の約 1/4 の直径。ジャイアント・インパクト説（原始地球に火星サイズの天体が衝突してできた）
- 小惑星：火星と木星の間の小惑星帯に多い。はやぶさ（イトカワ）・はやぶさ 2（リュウグウ）が試料を持ち帰った
- 太陽系外縁天体：海王星より外側。冥王星（2006 年に惑星から外れ準惑星へ）、エリスなど。エッジワース・カイパーベルト
- 彗星：氷と塵の「汚れた雪玉」。太陽に近づくと尾（太陽と反対側に伸びる）。オールトの雲が故郷
- 流星：塵が大気に飛びこんで光る。隕石：地上に落ちた破片
- 準惑星：冥王星・ケレス（小惑星帯最大）・エリスなど
4. 太陽
まずここだけ
基本データ：半径 約 70 万 km（地球の 109 倍）、質量 地球の 33 万倍（太陽系の質量の 99.8%）、表面温度 約 5800 K（6000 ℃）、中心 約 1600 万 K、地球までの距離 約 1.5 億 km ＝ 1 天文単位（au）（光で約 8 分 20 秒）。組成は水素 約 92%・ヘリウム 約 8%（原子数比）。
エネルギー源：中心核での核融合反応。水素原子核 4 個 → ヘリウム原子核 1 個。わずかに減った質量がエネルギーになる（E ＝ mc²）。毎秒 約 4×10²⁶ J（pb-11）。
構造（内から外へ）：
| 部分 | 特徴 |
|---|---|
| 中心核 | 核融合。1600 万 K |
| 放射層・対流層 | エネルギーを外へ運ぶ |
| 光球 | 目に見える「表面」。厚さ 数百 km、約 5800 K。粒状斑（対流の模様）、黒点 |
| 彩層 | 光球の外の薄い層。数千〜1 万 K。日食のとき赤く見える |
| コロナ | 最も外側の希薄な大気。100 万 K 以上（なぜ高温かは未解決）。日食のとき白く広がって見える |
太陽面の現象：
- 黒点：周囲（5800 K）より温度が低い（約 4000 K）ので暗く見える。強い磁場が対流を妨げるため。約 11 年周期で増減（多い時期 ＝ 活動が活発）。黒点の移動から自転（約 25〜30 日、赤道が速い）がわかる
- プロミネンス（紅炎）：彩層から立ち上がるガスの炎
- フレア：太陽面の爆発。X 線・紫外線・高エネルギー粒子を放出 → 地球でデリンジャー現象（通信障害）、磁気嵐、オーロラ
- 太陽風：コロナから常に吹き出す荷電粒子（電子・陽子）の流れ。地球の磁場（磁気圏）がさえぎる
5. 距離と公転の計算
ここまでできれば十分
- 1 天文単位（au） ＝ 太陽〜地球の平均距離 ＝ 約 1.5 億 km
- ケプラーの第 3 法則：公転周期 T（年）と軌道長半径 a（au）で T² ＝ a³
火星 a ＝ 1.52 au → T² ＝ 3.5 → T ≒ 1.88 年 木星 a ＝ 5.2 au → T ≒ 11.9 年
- 第 1 法則：楕円軌道（太陽は焦点）、第 2 法則：面積速度一定（近日点で速い）
6. よくある間違い
- 木星型惑星の密度を「大きい」とする（小さい。土星は水に浮く）
- 地球型惑星の自転周期を「短い」とする（長い。木星型が速い）
- 黒点を「周囲より熱い」とする（低温だから暗い）
- コロナの温度を 6000 K とする（100 万 K 以上。光球が 5800 K）
- 太陽のエネルギー源を「燃焼」とする（核融合）
- 彗星の尾が進行方向の後ろに伸びると思う（太陽と反対側）
- 冥王星を惑星に数える（2006 年から準惑星）
- 金星が暑い理由を「太陽に近いから」だけにする（CO₂ の厚い大気の温室効果。水星より暑い）
7. 自己チェック
- 太陽系誕生の順（星雲 → 微惑星 → 原始惑星、近い・遠いで岩石・氷）を言えるか
- 地球型と木星型の 6 項目の比較ができるか
- 各惑星の 1 つずつの特徴を言えるか
- 小惑星・外縁天体・彗星の違いを言えるか
- 太陽の構造 5 つと温度を言えるか
- 黒点が暗い理由、フレア・太陽風の影響を言えるか
- au とケプラーの第 3 法則で計算できるか
8. 小テストへ
→ 小テスト（eb-07）
関連する単元
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「地学基礎」(1) ア 宇宙における地球（太陽系の中の地球・太陽）
- 国立天文台「太陽系の天体」（https://www.nao.ac.jp/astro/basic/solar-system.html）
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/daigaku/science/eb-07/ ／ 更新 2026-09-12