お月さま

年齢 約46億年 大気圧 10 Pa（昼）
10 Pa（夜） ■Project ■Template

月（つき）は、地球の周りを公転する衛星の中で唯一自然の天体。

概要

太陽系の中で地球に最も近い自然の天体であり、人類が到達したことのある唯一の地球外天体でもある（「アポロ計画」を参照）。

地球から見える天体の中で太陽の次に明るく白銀色に光って見えるが、これは自ら発光しているのではなく、太陽光を反射したものである。

英語では Moon（ムーン）、ラテン語では Luna（ルーナ）、サンスクリット語では ?????（チャンドラ） と呼ばれる。古くは太陽に対して太陰ともいった。漢字の「月」は三日月の形状から変化したものである。日本語では「ツキ」というが、奈良時代以前は「ツク」という語形だったと推定されている。

また「月」は、広義には「ある惑星から見てその周りを回る衛星」を指す。例えば、「フォボスは火星の月である」などと表現する。

月は天球上の白道と呼ばれる通り道をほぼ4週間の周期で運行する。白道は19年周期で揺らいでいるが、黄道帯とよばれる黄道周辺8度の範囲におさまる。月はほぼ2週間ごとに黄道を横切る。

恒星が月に隠される現象を掩蔽、あるいは星食という。惑星や小惑星が隠されることもある。一等星や惑星の掩蔽はめったに起こらない。天球上での月の移動速度は毎時0.5度（月の視直径）程度であるから、掩蔽の継続時間は長くても1時間程度である。

暦・月・太陽の関係は古代人にとって非常に密接なものであったと考えられる。地球上から月を観測すると、月の見かけの形が毎日変化し、約29.5日周期で同じ形となり、この周期は暦を構成する重要な要素となる。 古い暦法では、月の公転周期を単位とする性格が強く、太陰暦とよばれる。太陰暦の詳細は、月 (暦)を参照のこと。

月の公転周期を示す単位を日本語では「月」と呼び、ほかの文明でも、その言語で「月」を指す単語や類似の語で表現されることが多い。また、日本語では暦を読むことを月を読む、ツキヨミ（ツクヨミ、月読）と言った。これは古代の暦が太陰暦であったため、月を読むとはすなわち暦を読むことであった。また、暦はカヨミ（日を読むこと）が転じた語彙という説が有力である。

物理的特徴

月の性質

主要な太陽系の衛星の比較。他の衛星と比べても月は大きく、月は母惑星地球に対し不釣合いなほど大きな衛星であることが分かる。

直径は地球の約0.2724倍 (1/3.7)。これは地球サイズの惑星をめぐる衛星としては非常に大きいものである。惑星に対する衛星の比率としては太陽系で最も大きい。かつては冥王星とその衛星カロンに次いで2番目だったが、冥王星が準惑星に分類変更されたことで、地球が1番となった。また月の直径 (3,474km) は、木星の衛星ガニメデ (5,262km)、土星の衛星タイタン (5,150km)、木星の衛星カリスト (4,806km)、イオ (3,642km) に次ぎ、衛星としては太陽系で5番目に大きく、太陽系の衛星の中でも巨大衛星として扱われている。従来、地球に対する月は、衛星としては不釣合いに大きく、二重惑星と見なす意見もあった。月の直径は地球の4分の1強であり、質量でも81分の1に及ぶためである。後者を見れば小さいように思えるが、地球-月の体系に次ぐものは海王星に対するトリトンの800分の1であり、他の惑星の衛星の場合ははるかに小さいことから、地球-月系の特異さがわかる。 月と太陽の見た目の大きさ（視直径）はほぼ等しく、約0.5度である。このため、他の惑星とは異なり、太陽が完全に月に覆い隠される皆既日食や、太陽のふちがわずかに隠されずに環状に残る金環日食が起こる。

月の形状はほぼ球形だが、厳密にはわずかに西洋梨型をしている。月面の最高点は平均高度より+10.75km、最低点は-9.06kmで、共に裏側にある。質量はおよそ地球の0.0123倍 (1/81)。表面積（3793万km）は地球の表面積の7.4%に相当し、アフリカ大陸とオーストラリア大陸を合わせた面積よりもわずかに小さい。また、日本の国土面積の約100倍である。地球中心から月の中心までの平均距離は、38万4,403km。

月と地球のミニチュアモデル 月と地球の間の距離は38万4,400km、これに対し地球の直径は1万2,756km、月の直径は3,474km。 月の秤動（ひょうどう）この画像は27日分の月の映像を時間を縮めて表示し、月の見かけ上の揺れ（秤動）の様子を示す。月が楕円軌道を巡り地球との距離が変わることから見かけの大きさも変化する。

月は、太陽系の惑星やほとんどの衛星と同じく、天の北極から見て反時計周りの方向に公転している。軌道は円に近い楕円形。軌道半径は38万4,400kmで、地球の赤道半径の約60.27倍である。

月の自転周期は27.32日で、地球の周りを回る公転周期と完全に同期している。つまり地球上から月の裏側を直接観測することは永久にできない。これはそれほど珍しい現象ではなく、火星の2衛星、木星のガリレオ衛星であるイオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト、土星の最大の衛星タイタンなどにもみられる。ただし、一致してはいても月の自転軸が傾いていることと軌道離心率が0でないことから、地球から見た月は秤動と呼ばれるゆっくりとした振動運動を行なっており、月面の59%が地上から観測可能である。

月内部の構造はアポロ計画の際に設置された月震計で明らかになった。中心から700 - 800kmの部分は液体の性質を帯びており、液体と固体の境界付近などでマグニチュード1 - 2程度の深発月震が多発している。表面から60kmの部分が地球の地殻に相当し、長石の比率が高い。いわゆる地球型惑星と同様に岩石と金属からなり、深さによって成分が異なる（分化した）天体である。

月はナトリウムやカリウムなどからなる大気を持つが、地球の大気に比べると10分の1（10京分の1)ほどの希薄さであり、表面は実質的に真空であると言える。そのため、気象現象が発生しない。 月面着陸以前の望遠鏡の観測からも月には大気が無いと推定されていたが、1980年代にNASAによって実際は希薄ながらも大気が存在することが確認された。 水の存在もつい最近まで確認されていなかったが、2009年11月にNASAによって南極に相当量の水が含まれることが確認された。ただし水は極地に氷の形で存在するのみで、熱水（鉱化溶液）による元素の積は起きないとされており、鉱脈は存在しないと推定されている。また現在は地質学的にも死んでおり、マントル対流も存在しないが、少なくとも25億年前までは火山活動があったことが確認されている。チタンなどの含有量は非常に多い。地球のような液体の金属核は存在しないと考えられており、磁場は地球の約1/10,000ときわめて微弱である。

浅発月震と呼ばれる地下300km前後を震源とする地震は、マグニチュード3 - 4にもなるが発生原因の特定はできていない。

月の表面

表側 裏側

月の表側（地球から観測される側）の北緯60度 - 南緯30度にわたる領域は光をあまり反射せず黒く見えることから、海と呼ばれている。海は月表面の35パーセントを占めるが、月の裏側にはほとんど存在せず、高地と呼ばれる急峻な地形からなる。月の海は、まだ内部が熱く溶け地表の下に溶岩がある時代に隕石の衝突によって生じたクレーターの底から玄武岩質の溶岩がにじみ出てクレーターが埋められたものとされている。約20kmの厚みがある冷えて固まった黒っぽい玄武岩の層で覆われているために光をあまり反射せず、他と比べて暗く見える。表側にのみ海が存在するのは、そちら側に中して熱を生み出す放射性物質が存在したためであるとか、また、地球からの重力の影響により、より強い重力の働く地球側でのみ溶岩が噴出したためとする説も存在するが、現在のところ定説はない。

海以外の部分は、小石がまった角れき岩から構成されている。これは太陽系初期から残った微惑星の衝突によって生じたものである。月には大気や水がほとんど存在しないため、地球では流星となって燃え尽き地表に到達しない微小な隕石も、月ではそのまま月面に衝突してクレーターをつくる。また水や風による浸食や地殻変動の影響を受けることもないので、数多くのクレーターがそのままのこる。

宇宙線や太陽風なども大気や磁場にさえぎられることなく月面に到達するため、月面の有人探査やあるいは将来の月面基地建設、月の植民に際しては、これらを阻止する必要がある。また、大気や水（海）などの熱を対流させて均衡化するものがないため、月の一昼夜が長い（およそ29.5地球日。つまり約15日間昼が続き、その後夜が約15日間続く）ことと相まって表面温度は、赤道付近で最高およそ110℃、最低およそ-170℃となっており、温度の変化が大きい。なお、月の公転周期が約27.3日であるのに対して、昼夜が約29.5日となっているのは、月が公転する間地球も太陽の周りを公転しており、太陽から見るとその分余計に公転しなければならないためである。

月面は砂（レゴリス）によって覆われている。レゴリスは隕石などによって細かく砕かれた石が積もったものであり、月面のほぼ全体を数十cmから数十mの厚さで覆っている。より新しいクレーターなどの若い地形ほど層が浅い。その粒子は非常に細かく、宇宙服や精密機械などに入り込みやすく問題を起こす。しかしその一方でレゴリスの約半分は酸素で構成されており、酸素の供給源や建築材料としても期待されている。また太陽風によって運ばれた水素やヘリウム3が分布密度は小さいものの吸着されており、核融合燃料になると考えられている。

両極付近のクレーター内には「永久影」と呼ばれる常に日陰となる領域があるため、氷が存在している可能性が高いと言われている。

2009年9月、無人月探査機チャンドラヤーン1号（ISRO：インド）および土星探査機カッシーニと彗星探査機ディープ・インパクト（いずれもNASA：アメリカ）の3探査機によって、月に水もしくは水の基となるヒドロキシ基が存在していることが確認されたと発表された。存在範囲は月面全体に薄く広がっている状態で、月において水もしくはヒドロキシ基を約1リットルめるのに、月の土壌約0.76立方メートルが必要だと試算されている。確認された水もしくはヒドロキシ基は、太陽風によって運ばれた水素イオンが月面にある酸素を含んだ鉱物やガラス様物質に衝突した結果生じたものと考えられ、将来の月面探査・月面基地計画において、抽出して水素と結合すれば真水を生成可能とされている。

同年10月9日、NASAの月探査機エルクロスが月の南極付近にあるカベウスクレーターに衝突した。衝突による閃光や噴出物を観測したところ、上層部分からは細かいチリや水蒸気が、下層部分の土砂からも水分が確認された。合計水分量は約95リットルだという。

同年10月24日、宇宙航空研究開発機構 (JAXA) は、月探査機かぐやが撮影した画像の解析で、月の表側にある平地「嵐の大洋」の中央部にあるマリウス丘に月面初となる地下溶岩トンネルに通じる縦穴を発見したと発表した。今回発見された縦穴は「嵐の大洋」において火山活動が活発だったことがわかっている地点に存在しており、直径約70m、深さ約90mの垂直な穴で、穴底部分は少なくとも横幅400m、内高20mを超えるトンネルになっているとしている。JAXAは、今回の発見は将来的な有人探査において天然の基地としての有力候補になったとしている。

TLP

月面に一時的な発光現象が起こることがあり、TLP(Transient Lunar phenomena)と呼ぶ。地球から観測されること以外に、アポロ15号やルナ・プロスペクターによっても観測された。隕石の落下や火山活動、ガスの噴出など、さまざまな原因が推測されているが、未だに確定したものはない。

月の影響

月の重力は地球に影響を及ぼし、潮の満ち引きを起こす（潮汐作用）。なお太陽も潮汐作用を起すが地球に及ぼす潮汐力は、月より格段に大きい質量をもつが遠距離にあるため、月の力の半分程度である。

月の潮汐作用により、主に海洋と海底との摩擦（海水同士、地殻同士の摩擦などもある）による熱損失から、地球の自転速度がおよそ10万年に1秒の割合で遅くなっている。また、重力による地殻の変形を介して、地球-月系の角運動量は月に移動しており、これにより月と地球の距離は、年間約3.8cmずつ離れつつある。この角運動量の移動は、地球の自転周期と月の公転周期が一致（約47日）するまで続くと考えられるが、そこに至るまでにはおよそ500億年を要する。

逆に言えば、かつて月は現在よりも地球の近くにあり、より強力な重力・潮汐力の影響を及ぼしており、また地球（および月）はより早く回転していたと考えられる。サンゴの化石の調査によれば、そこに刻まれた日輪（年輪の日版）により、4億年程前には1年は400日程あったとされる。また今よりもずっと強い潮汐作用（距離の三乗に反比例する）が働いており、大きな干満の差は海を攪拌して生命の誕生に寄与したり、進化に影響を与えていたのではないかと考えられている。例えば最初に海から陸に上がった生物は、自らの意図で上がったのではなく、大きな干満でしばしば陸地に取り残されたことから陸への適応を強いられて進化が促されたのではないか、などである。

また、月の存在は地球の地軸の傾きを安定させていると考えられる。もし月がなかった場合には地球の地軸の傾きは現在と比較して劇的に変化し、それに伴って激しい気候変動が発生することや、またそのため生物が現在のように発達できなかった可能性も指摘されている。

視覚的特徴

地表近くの満月

月の明るさは満月で-12.7等、半月でも-10等前後に達し、夜間における最も明るい天然光源である。

地球上から月を観察すると、月の大きさが変わっているように見えることがある。空高くに位置する場合と地平線または水平線近くに位置する場合とは、明らかに大きさに変化があり、前者の場合は小さく見え、後者の場合は大きく見える。

この現象は人間の目の錯覚によるものである。カメラとは異なり、人間の目は視界に入るすべての物体を鮮明に見るべく、常に焦点位置を調節し、脳で画像を合成している。このため近場から遠方に連なる風景の先端に月が見える場合，ズームレンズを動かしながら見るように、人の認識する月が巨大化する。逆に空高くに位置する場合は、比較となる対象物が存在しないために、小さく（実質的な目視上のサイズとして）見えるのである。

実際の月の視直径は、腕を伸ばして持つ五円玉の穴の大きさとほぼ同じである。空高くに位置する時の小さな姿は、五円玉の穴にその全てが収まってしまいそうに見える。地平線近くにある大きな月の場合は、五円玉の穴に入りそうもなく思えるが、実際は小さな月と同じように五円玉の穴に全てが収まってしまう。

なお、月の公転軌道は楕円形であり近地点約36万kmに対して遠地点約40万kmであるため、見かけの大きさは月の軌道上の位置により実際に変わる。また、赤道上の地上から見ると一日のうちでも厳密には距離が変化する。月を天頂付近に見る時が一日のうちで最も月に近く、月を地平線付近に見るときは、それよりもおよそ地球の半径（約6,000km）離れるので、それだけ僅かに小さく見える。

地球照 地球照の仕組み

太陽光があたっていない、欠けた部分も肉眼でもうっすらと見えることがあるが、これは地球照（ちきゅうしょう、earthshine）と呼ばれるもので、地球で反射した太陽光が月を照らすことによって生じるものである。月は大気や雲がなく岩石のみであり、満月が明るく見えるといっても、月のアルベド（太陽光を反射する割合）は7%程である。それに対して地球（満地球）は面積で約16倍大きく、また、アルベドが20-30%（雲や氷雪が良く光を反射する）であり、地球の方がずっと強い光を放っている。肉眼での確認が容易な期間は、新月を挟む月齢27から2（三日月）前後の、月の輪郭が小さな時である。ただし新月の際には目印となるものがなく、発見が困難である。

月の出・月の入りの頃などに赤い月が観測されることがあるが、これは朝焼けや夕焼けと同様の原理で、月が地平近くにあることから月からの光が大気の中を長く通り赤以外の光が散乱してしまうことによる。月食によっても発生することがある。

月の起源

月がどの様につくられ、地球を巡る様になったかについて古くから3つの説が唱えられてきた。

親子説（分裂説・出産説・娘説） 自転による遠心力で、地球の一部が飛び出して月になったとする説。 兄弟説（双子積説・共成長説） 月と地球は同じガスの塊から、同時に作られたとする説。 他人説（捕獲説・配偶者説） 別の場所で形成された月と地球が偶然接近した際、月が地球の引力に捉えられたとする説。

だが、いずれの説も現在の月の力学的・物質的な特徴を矛盾なく説明することができなかった。まず、親子説では地球-月系の現在の全角運動量を原始の地球だけが持っていたとは考えにくかったし、他人説では広い宇宙空間を行く月が地球から丁度良い距離に接近して引力に捉えられる可能性が低かった。アポロ計画により採取された月の石の分析結果から地球のマントルと月の石の化学組成や酸素同位体比が似ている事が判明したが、兄弟説や他人説ではそうなる理由を説明できなかった。一方で、月の石の放射性年代測定により、月は約45億5000万年前に誕生し、また35億年前までは小天体の衝突が多発していたことが判明した。それらを踏まえ、有力とされるようになったのが巨大衝突説である。

巨大衝突説（ジャイアント・インパクト説） 月は地球と他の天体との衝突によって飛散した物質が地球周回軌道上で積してできたとする説。地球がほぼ現在の大きさになった頃、火星程の大きさの天体 (テイア) が斜めに地球へ衝突し、その衝撃で蒸発・飛散した両天体のマントル物質の一部が地球周回軌道上で積して月が形成されたとする。最近の研究では、衝突から1ヶ月程度で現在の月が形成されたと考えられている。

この説を用いると、月の比重 (3.34) が地球の大陸地殻を構成する花崗岩（比重1.7 - 2.8）よりも大きく、海洋地殻を構成する玄武岩（比重2.9〜3.2）に近いこと、地球と比べて揮発性元素が欠乏していること、地球やテイアのマントルを中心とする軽い物質が積した月のコアが小さいこと、月の石の酸素同位体比が地球とほとんど同一であること、月の質量が現在程度になること、月と地球の全角運動量が現在程度でも不思議はないことなどについて矛盾なく説明することができる。

月理学の発展

ガリレオ・ガリレイのスケッチ 1610年

月の研究は望遠鏡による観察と、月面図の作成という形で始まった。これを月理学と呼ぶ。最初の月面図を作成したのはイギリスのウィリアム・ギルバートだと考えられている。ギルバートは1603年に亡くなっており、観察自体は1600年ごろのものだと考えられている。月面図自体が出版されたのは1651年と遅かった。ギルバートの観察は裸眼によるものであり、月理学のさきがけと言える。最初に望遠鏡で月面を観測したのは、イギリスのトーマス・ハリオットであった。ハリオットの月面図は1609年7月に作成された。ガリレオ・ガリレイによる有名なスケッチは1610年に描かれ、1610年3月13日に出版された「星界の報告」で発表されている。先駆者の仕事と比較すると、特徴的な地形を精密に描いたこと、「山」の影の長さを計測し、「標高」を推定したことにおいて優れている。彼の計測により、月面の山が地球上の山よりも高いことが分かった。

月の探査

月に関連した作品

「月を扱った作品一覧」を参照

◇出典: フリー百科事典ウィキペディア（Wikipedia）『お月さま』より
取得日：2010-08-27

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