まずは、見辛い手書きの画ですいません m(_;_)m。
上図は[銀河回転する太陽の周囲を公転する地球]の、大雑把な概念図です。図1は図2の春分方向から見たもの、図2は図1の下から見たもの、図3は銀河系全体を春分の方向から見下ろしたもの、です。
地球は自転の赤道面を公転軌道面に対して23.4度傾けて、太陽の回りを回っています。地軸は、北極側がほぼ北極星の方向を向いています。自転軸の傾く方向は、公転による地球の移動に関わらず、常に同じ方向を向いています(歳差運動で変化することはありますが)。そうでなければ四季も白夜もありません。
地球の公転軸は、現時点では太陽(系)の銀河回転の向きに近い方向を向いていますが、これも自転軸と同様、図3の様に銀河回転による太陽系の移動に関わらず常に同じ方向を向く、と考えるべきだと思います。
太陽系近傍の恒星群に対して、太陽系は秒速約20kmでヘラクレス座の中のこと座寄りの一点に向かう運動をしている、とあります(高瀬文志郎 著『星・銀河・宇宙 −100億光年ズームアップ−』地人書館)。この運動は太陽運動と呼ばれるもので、太陽系の銀河回転運動とは違う速度成分のようです(参考資料の記述は私にはそのように読めます)。
太陽系の銀河回転面も、銀河系の回転面と完全には重ならず、多少は傾いているようです(石田憲一 著『理科年表読本 宇宙の科学』丸善株式会社)。
現時点での地球の公転軌道面は、銀河系の回転面に対して垂直に近い形で交差している…理科・地学・天文関係の書籍で、地球/太陽系/銀河系/宇宙と広がるスケールの説明の中で、このスケールの幾何学的な様子を数値や図で明確に示したものを、私はほとんど目にしたことがありません。特に図解は『Newton 2003 2月号』に、いまひとつ直感的に把握しにくい形ですが掲載されているものを見たくらい、でしょうか。
図3で示した位置関係への言及は、私は目にしたことがありません(ので、私が間違っている可能性は否定できません)。
学校の授業でも…私が覚えていないだけ、という可能性も高いですが…太陽系と銀河系の幾何学的な位置関係について説明された記憶が無かったりします。
何年か前、星座表を見ていて、黄道と天の川が垂直に近い関係にあることに今更ながら気付いたのが、上記のような視点で宇宙を見る切っ掛けでした。
2003.11.05記
例えば、宇宙船が地球を目指して太陽系の外から太陽系に接近する場合、ランデブーのし易さを考えれば地球の公転面(黄道面)に沿って近づくことになるのでしょうけど、北極星の方向から来る場合と射手座(銀河中心核)の方向から来る場合とでは、宇宙船の軌道や機動は全く違うでしょう。
太陽系のような恒星系は、宇宙塵が寄り集まって暗黒星雲になり、渦を巻きながら恒星や惑星へと凝集してゆくことで形成されます。太陽系が図3のような感じで銀河回転しているのであれば、その、もともとの宇宙塵の渦が形作られた位置や時期が、宇宙塵の凝集具合から推測できないでしょうか。
上記の言説に間違いがありましたら、TOPページの[更新情報、他] のページにあるメールアドレスまでお知らせください m(_;_)m。
参考資料
監修 小島丈児 村上忠敬『新編 地学図解』第一学習社(1975年1月10日 改訂17版)
高瀬文志郎 著『星・銀河・宇宙 −100億光年ズームアップ−』地人書館(1999年4月1日 初版第3刷)
石田憲一 著『理科年表読本 宇宙の科学』丸善株式会社(1999年6月20日 第3刷発行)
SSSP編『BLUE BACKS CD−ROM 太陽系シミュレーター 時空を超えた惑星間飛行』講談社(2003年9月20日 第1刷発行)
2007.11.27記
銀河座標
『地球の赤道を天球に投影した大円を天の赤道と呼ぶ。同様に、地球の北極・南極を投影した点を天の北極・天の南極と呼ぶ』
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E9%81%93%E5%BA%A7%E6%A8%99%E7%B3%BB より。
『銀河赤道は天の川の中心線とほぼ一致する。銀河赤道と天の赤道は2000年分点で62度52分の角度を成している』
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E6%B2%B3%E5%BA%A7%E6%A8%99 より。
…銀河系の回転面を含む平面と、太陽系の主惑星の公転面を含む平面とは、だいたい62°くらいの角度を成している、ということ、だと解釈する。
銀河系の恒星の軌道速度
『銀河系の質量分布は多くの銀河の場合と同様に、銀河系内の恒星の軌道速度が中心からの距離によらずほぼ同じ速度となるような質量分布を持っている。中心のバルジや外縁部を除くと、銀河系の恒星の典型的な速度は約210〜240km/s である』
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E6%B2%B3%E7%B3%BB より。
地球の公転速度
『公転速度は、概算なら地球の平均軌道半径が1.5億kmで、1年(365.25日)で1周するから、
2πx1.5x10^8/(365.25x24)=107500km/h=30km/s
ただし、厳密には、地球は楕円軌道上を公転しているので、太陽に近づいたときは若干速くなり、遠のいたときは若干遅くなります』
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1011612975 より。
…これらの情報を基に、[図1]〜[図3]を Shade 6 advance で改めて作図してみました。

図4 太陽−地球系(銀河系・俯瞰)

図5 太陽−地球系(俯瞰)
太陽系の主惑星(地球)の公転面の向きや傾きは、太陽(系)の銀河回転による位置変化に関わらず、図4のように同じ向き・傾きを保つのだろう、と、太陽系の惑星の自転の向き・傾きが惑星の公転による太陽に対する位置変化に関わらず同じ向き・傾きを保つことから、推測しています。
図4、図5の円弧や螺旋の寸法比は、見易さ・作画し易さを優先して、大雑把な近似・恣意的な設定で作成したものです、念の為。
カイパーベルトやオールト雲で、銀河核恒星系方向から来る電磁波や高速の粒子流は、太陽系内に入るまでに、どれくらい減衰されているのでしょう。
約七千万年後=90度進んだ/約七千万年前=90度戻った位置では、銀河核恒星系方向が太陽系の惑星系公転面に垂直な方向になります。
恐竜絶滅は、約六千五百万年前。
SFな空想が出来そうです(笑)。
2025.03.02記
Grok3(beta)@xAI/X(Twitter) に聞いてみた(2025・02・21)
☆問い文:銀河回転について
☆応答文:
銀河回転っていうのは、銀河(特に渦巻銀河とか棒渦巻銀河)の中で星やガス、ダークマターなんかが中心の周りをどうやって回ってるかを表す言葉だ。普通に考えたら、太陽系みたいにケプラーの法則に従って、中心に近いほど速く回って、外側に行くほど遅くなるはずだよね。でも、実際の銀河を見てみると、そうじゃないんだ。
銀河回転曲線と謎
天文学者が銀河の回転速度を測ると、「回転曲線」がフラットになることがわかった。つまり、中心から遠く離れたところでも、星やガスの速度があまり落ちないんだ。これは1920年代にヤン・オールトとかが気づき始めて、後にベラ・ルビンっていう天文学者が詳しく研究して有名になった話。
なんでこんなことが起こるかっていうと、目に見える物質(星とかガス)だけじゃ、重力が足りなくてこんな動きを説明できないんだよね。ここで出てくるのがダークマター。銀河の周りにダークマターがハローみたいに広がってて、それが追加の重力を提供してるから、外側でも速度が落ちずに回れるってわけ。
具体例:天の川銀河
僕たちの天の川銀河でも同じことが起きてる。太陽系は銀河の中心から約26,000光年くらい離れてて、秒速220kmくらいで回ってる。でも、もっと外側に行っても速度がそんなに変わらない。これはダークマターのおかげで、銀河全体の質量が目に見える部分の10倍くらいあるんじゃないかって言われてる。
疑問が残る部分
ただ、ダークマターってまだ直接観測できてないから、銀河回転の説明として他にもアイデアが出てたりするよ。例えば、重力の法則自体が大きなスケールで変わるんじゃないかっていうMOND(修正ニュートン力学)とか。でも、今のところダークマター説が一番支持されてるね。
☆問い文:銀河内の太陽系の回転(公転?)について
☆応答文:
じゃあ、天の川銀河の中での太陽系の動きをわかりやすく説明するよ。
太陽系の公転:基本情報
太陽系は天の川銀河の中心(銀河中心、Galactic Center)を周回してる。この動きは確かに「公転」って呼んでOKだよ。具体的には:
距離: 太陽系は銀河中心から約26,000〜28,000光年くらい離れてる(観測技術が進むにつれて少し数字が更新されることもあるけど、これが現在の目安)。
速度: 秒速約220〜240キロメートルで回ってる。この速度は、銀河の回転曲線に基づいて測られてるんだ。
周期: 1周するのに約2億2500万〜2億5000万年かかる。これを「銀河年(Galactic Year)」って呼ぶよ。太陽系は生まれてから46億年くらい経ってるから、だいたい20〜23回くらい銀河を一周した計算になるね。
どこを回ってるの?
太陽系は、天の川銀河の「オリオン腕(Orion Arm)」とか「オリオン・カンタウルス腕」って呼ばれる渦巻腕のひとつに位置してる。銀河中心には超大質量ブラックホール(いて座A*、Sagittarius A*)があって、その質量は太陽の400万倍くらい。これが太陽系を含む銀河全体を引っ張って回してる主な重力源だよ。
回転のイメージ
太陽系の公転軌道はほぼ円に近いけど、完全に平らじゃない。天の川銀河のディスク(円盤)の中で、上下に少し揺れながら回ってるんだ。この揺れは銀河ディスクの厚さ(約1000光年くらい)の中で起こってて、周期は6000万〜7000万年くらい。ちょうど波打つ感じだね。
ダークマターの影響
さっき銀河回転の話で触れたけど、太陽系の公転速度がこれだけ速いのも、目に見える物質だけじゃ説明つかない。天の川銀河全体の質量の85〜90%くらいがダークマターで、それが太陽系をしっかり「引っ張って」くれてるおかげで、この速度で安定して回れてるんだ。
面白い事実
相対的な動き: 太陽系は銀河中心に対して回ってるけど、近くの星たちも一緒に回ってるから、夜空を見ても「公転してる!」って実感はあまりないよ。
進化との関係: 銀河を一周する間に、地球上では恐竜が絶滅したり人類が生まれたりしてる。銀河年ってスケールで考えると、僕らの歴史ってほんの一瞬だね。
☆問い文:太陽系惑星の公転面の遷移(?) について。惑星は、太陽系内を一周するとき、地球の季節変化で判るように、その自転面は、公転面に対して揺らがない(?)。ならば、太陽系惑星の公転面の向きは、銀河系の自転面に対して揺らがない(?)、でいいの ?
☆応答文:
まず、確認:太陽系内の惑星の公転面
太陽系の惑星は、太陽を中心にほぼ同じ平面(黄道面、ecliptic plane)で公転してるよね。この黄道面は、地球の公転軌道を基準にしたもので、他の惑星も多少傾いてるけど(例えば水星は7度くらい傾いてる)、大体みんな同じ平面に揃ってる。
で、質問にある「自転面は公転面に対して揺らがない」というのは、惑星の自転軸が(歳差運動みたいなゆっくりした変化を除けば)公転中にある程度安定してるって意味だよね。例えば地球の場合、自転軸が23.5度くらい傾いてて、それが季節変化を引き起こしてる。この傾きは太陽の周りを一周する間、基本的には「揺らがず」に保たれる(短期的な視点ではね)。
太陽系の公転面と銀河系の回転面の関係
次に、太陽系全体が天の川銀河の中心を回る話に移るよ。太陽系が銀河中心を公転する軌道には「銀河面(Galactic plane)」っていう基準がある。これは天の川銀河のディスクの平均的な平面で、銀河の星やガスが集中してる場所だ。
で、質問のポイント:「太陽系の公転面(黄道面)が、銀河系の回転面(銀河面)に対して揺らがないのか?」ってことだよね。
実は、揺らがないわけじゃないし、完全に一致もしてないんだ。ここで大事なポイントを分解して説明するね:
黄道面と銀河面の角度
太陽系の黄道面は、銀河面に対して約60度(正確には63度くらい)傾いてる。つまり、太陽系の惑星が公転する平面と、銀河全体の回転平面は、かなりズレてるんだ。
これは、太陽系ができたときの初期条件(原始太陽系星雲の向き)が、銀河面とピッタリ揃う理由がなかったからだよ。銀河の中での局所的なガスの動きや衝突が、太陽系の向きを決めたんだ。
「揺らがない」かどうか
太陽系が銀河中心を一周する間に、黄道面の向きが銀河面に対して完全に固定されてるわけじゃない。ただし、変化はめっちゃゆっくりだよ。
太陽系の公転軌道自体が銀河ディスクの中で上下に少し揺れてる(さっき言った6000万〜7000万年周期の振動)。それに、銀河内の他の星やダークマターの重力影響で、黄道面の傾きも超長期的に微妙に変化する可能性はある。でも、1回の銀河年(2億5000万年)くらいのスケールでは、ほぼ「揺らがない」に近いって言ってもいいくらい動きは小さい。
イメージしてみると
銀河面を大きな平らな皿だと思って、その中で太陽系が小さな傾いたお皿みたいに回ってる感じ。太陽系のお皿(黄道面)は銀河のお皿(銀河面)に対して60度傾いてて、銀河を一周する間にその傾きが劇的に変わることはないけど、完全に固定でもないって感じだね。
結論
「太陽系惑星の公転面の向きは、銀河系の回転面に対して揺らがない?」って質問に対しては:
短期的にはほぼ揺らがない(人間の時間スケールや数百万年程度ではほとんど変化なし)。
長期的には少し揺らぐ可能性がある(銀河スケールの重力相互作用で、黄道面の傾きが微妙に変化するかもしれないけど、劇的じゃない)。
そもそも黄道面と銀河面は60度くらいズレてるから、「揺らがない」以前に、最初から揃ってないよ。
*
チャットGPT(GPT-4o mini)/チャットGPT 日本語 無料版 に聞いてみた(2025・03・02)
☆問い文:銀河回転について
☆応答文:
銀河回転とは、銀河がその中心を中心に回転する現象を指します。銀河は星、ガス、塵、暗黒物質などから構成されており、これらの物質は重力によって引き寄せられ、銀河の中心に向かって回転します。
銀河の回転は、特に渦巻銀河において顕著で、銀河の外側の星々は中心から遠く離れた位置にありながら、中心に近い星々と同じように回転しています。この現象は、ニュートンの運動法則や重力の法則に基づいていますが、観測結果は暗黒物質の存在を示唆しています。なぜなら、銀河の外側の星々が予想以上の速度で回転しているため、見えない質量(暗黒物質)が存在することが必要とされるからです。
銀河の回転は、銀河の形成や進化、さらには宇宙全体の構造に関する理解を深める上で重要な要素です。もし具体的な質問やさらに詳しい情報が必要であれば、お知らせください。
☆問い文:銀河内の太陽系の回転(公転?)について
☆応答文:
太陽系は、銀河系の一部として、銀河の中心を公転しています。具体的には、太陽系は銀河系の中心から約26,000光年の距離に位置し、銀河の中心を約230キロメートル毎秒の速度で公転しています。この公転は、銀河系の重力によって引き起こされており、太陽系が銀河の円盤の中を回る形になります。
太陽系が銀河系を一周するのにかかる時間は「銀河年」と呼ばれ、約225から250百万年(2.25から2.5億年)とされています。この間に、太陽系は銀河系のさまざまな星や星団、ガス雲などと相互作用しながら移動します。
また、太陽系の公転軌道は完全な円ではなく、少し楕円形をしており、銀河の円盤に対して傾いているため、太陽系は銀河系内でさまざまな位置を通過します。このような動きは、銀河系の構造や進化においても重要な役割を果たしています。
もしさらに詳しい情報や特定のトピックについて知りたいことがあれば、お気軽にお尋ねください。
☆問い文:太陽系惑星の公転面の遷移(?) について。惑星は、太陽系内を一周するとき、地球の季節変化で判るように、その自転面は、公転面に対して揺らがない(?)。ならば、太陽系惑星の公転面の向きは、銀河系の自転面に対して揺らがない(?)、でいいの ?
☆応答文:
太陽系の惑星の公転面は、主に太陽の赤道面に対して傾いていますが、惑星の公転面自体は、長い時間スケールで見ると、いくつかの要因によって変化することがあります。この現象は「公転面の遷移」や「公転面の傾き」と呼ばれることがあります。
惑星の公転面の安定性: 各惑星の公転面は、太陽系内の他の惑星や小天体との重力的相互作用によって影響を受けることがありますが、これらの影響は比較的緩やかです。たとえば、地球の公転面は、他の惑星との相互作用によってわずかに変化することがありますが、短期間では大きな変化は見られません。
銀河系との関係: 太陽系の公転面は、銀河系の円盤に対しても傾いていますが、銀河系の重力場や構造によって影響を受けることがあります。ただし、太陽系が銀河系の中心を公転する際に、銀河系の自転面に対して大きく揺らぐことはありません。太陽系の公転面は、銀河系の円盤の平面に対して約60度傾いているとされています。
長期的な変化: 太陽系の公転面は、数百万年から数千万年のスケールで見ると、他の星系との相互作用や銀河の重力場の影響を受けて変化することがありますが、これらの変化は非常に緩やかです。
したがって、太陽系の惑星の公転面は、短期的には安定しているものの、長期的には変化する可能性があるということになります。銀河系の自転面に対しては、太陽系の公転面は大きく揺らがないと考えて良いでしょうが、完全に固定されているわけではありません。つまり、太陽系の公転面は、銀河系の自転面に対して比較的安定しているものの、長い時間スケールで見ると、他の要因によって影響を受ける可能性があるということです。
具体的な要因
重力的相互作用: 太陽系内の惑星同士や、近くの星との重力的相互作用が、惑星の公転面に微小な変化をもたらすことがあります。特に、巨大惑星(木星や土星など)の影響が大きいです。
銀河の重力場: 銀河系内の他の星や星団の重力場も、太陽系の公転面に影響を与える可能性があります。銀河系の構造が変化することで、太陽系の公転面もわずかに変わることがあります。
外部の天体の影響: 太陽系外からの天体(例えば、近くを通過する星など)の影響も、長期的には公転面に影響を与えることがあります。
結論
したがって、太陽系の惑星の公転面は、短期的には安定しているものの、長期的にはさまざまな要因によって変化する可能性があるということを理解しておくことが重要です。銀河系の自転面に対しては、太陽系の公転面は大きく揺らがないと考えられますが、完全に固定されているわけではないという点に留意してください。
もしさらに詳しい情報や特定のトピックについて知りたいことがあれば、お気軽にお尋ねください。