惑星と恒星のサイズ比較

太陽系の惑星と宇宙の恒星の間には、どのようなスケールの違いがあるのでしょうか？

宇宙における大きさは、想像を絶する桁違いのスケールで変化します。太陽系では、木星が最大の惑星で、その直径は地球の約 11倍 です。太陽の直径は地球の 109倍 で、その体積には 1,305,620個の地球 が入ります。しかし、巨大な恒星と比べると、私たちの太陽は矮星です：ベテルギウス（赤色超巨星）の直径は太陽の約 1300倍、すなわち地球の 141,863倍 です。シュテファン＝ボルツマンの法則 (L = 4πσR²T⁴) により、恒星の半径をその光度と温度から計算することができます。

地球型惑星のサイズ比較

私たちの宇宙は本当に広大で空虚ですが、それでも小さな塵の粒から最大の恒星に至るまで、いくつかの物質の粒がこの宇宙の虚空に点在しています。太陽系の小さな惑星と最大の恒星の間では、大きさの差は巨大です。例えば、恒星ベテルギウスの直径は地球の直径の141,863倍です。このページでは、惑星間および恒星間のサイズ比較を画像で示します。太陽系では、太陽が原始星雲の塵とガスの総質量の99.86%を捕獲しました。

太陽系最大の惑星である木星は、残りの71%を捕獲しました。他の惑星は、この重力進化の残り物、つまり総質量の0.038%を分け合いました。 4つの地球型惑星は、太陽系の惑星の総質量の ≈ 11 % に過ぎません。

地球に対するいくつかの天体のサイズ比較

準惑星は、2006年8月の新しい定義以来、太陽の周りを公転する天体であり、その重力が固体の凝集力に打ち勝ち、静水圧平衡（ほぼ球形）を維持するのに十分な質量を持ち、衛星ではなく、その軌道近傍を掃討していない天体と定義されています。

太陽系の惑星の直径比較

このグラフは、地球を基準（直径 = 1）として、太陽系の8つの惑星の相対的な直径を示しています。

太陽に対する恒星の直径

このグラフは、太陽を基準（直径 = 1）として、太陽、シリウス、ポルックス、アークトゥルス、アルデバラン、リゲル、アンタレス、ベテルギウスの相対的な直径を示しています。天文学者が恒星の半径を容易に計算できるのは、シュテファン＝ボルツマンの法則 のおかげです。ベテルギウスの直径は太陽の約1300倍です。

注記:
1879年、オーストリアの物理学者 ヨーゼフ・シュテファン (1835-1893) は、物体が放射する全エネルギーがその絶対温度の4乗に比例することを発見しました。 シュテファン＝ボルツマンの法則 により、天文学者は恒星の半径を計算できます。恒星の光度は次のように表されます: \( L = 4\pi \sigma R^2 T^4 \)。 (L = 光度、σ = シュテファン＝ボルツマン定数、R = 恒星の半径、T = 温度)。

惑星と恒星の相対的な大きさ

私たちの太陽は、いくつかの恒星と比べると本当に小さく、私たちの惑星は、宇宙の青色巨星や赤色巨星と比べるとただの塵に過ぎません。

地球と太陽の大きさの比較

地球は太陽と比べるとかなり小さいです。太陽の体積には1,305,620個の地球が入ります。地球の平均直径は約12,742 km、太陽の平均直径は約1,392,684 km（約109倍）です。この画像は、地球が太陽の近く、同じ平面上にある場合の地球/太陽の大きさの比率を示しています。

冥王星とカロンの大きさ（地球と月との比較）

探査機 ニュー・ホライズンズ（2015年7月）によって得られた冥王星とカロンの新しい測定値と画像により、この比較モンタージュを作成することができました。

よくある質問：惑星と恒星のサイズ比較について

太陽系で最も大きな惑星はどれですか？また、他の惑星と比較してどうですか？

木星は太陽系最大の惑星です。その直径は地球の約 11倍 で、その質量は（太陽を除く）惑星の総質量の71% を占めます。次に土星（直径は地球の約9.5倍）、天王星（約4倍）、海王星（約3.9倍）と続きます。地球型惑星（地球、金星、火星、水星）ははるかに小さく、金星は地球とほぼ同じ直径（約95%）、火星は地球の約半分、水星は最も小さく（地球の直径の約38%）です。

天文学者はどのようにして恒星の大きさを測定するのですか？

恒星の大きさは、通常（最も近い恒星を干渉計で測定する場合を除き）直接測定されません。それは シュテファン＝ボルツマンの法則 L = 4πσR²T⁴ を用いて計算されます。ここで、L は恒星の光度、σ はシュテファン＝ボルツマン定数、R は恒星の半径、T は表面温度です。光度（放射されるエネルギー量）と 表面温度（スペクトルから）を測定することで、恒星の半径を導き出すことができます。この法則は、光度が表面積 (R²) と温度の4乗に比例することを示しています。

なぜ恒星は惑星に比べてそれほど巨大になり得るのですか？

恒星は、核融合の圧力（外向き）と重力（内向き）の平衡 によって支えられた巨大なガスの球体です。その大きさは、質量、進化段階、放射圧に依存します。 赤色巨星（ベテルギウスのような）は、核内の水素を使い果たした後、途方もなく膨張した生命の後期段階にあります。 褐色矮星 と 巨大ガス惑星（木星）は中間的な領域を占めますが、惑星と恒星の境界は 核融合 によって定義されます：恒星は水素をヘリウムに融合させる（または融合させた）天体です。木星質量の約13倍以下では、核融合は不可能です。