木星の衛星現象としては、滅多に見られない珍しいイベントが間もなく起こるのでご紹介しましょう。積極的に紹介された事例を見たことがないのですが、自分ではとても面白い現象と思っています。

木星は先週の7月11日に「留」を迎えました。留とは字の通り「留まる」ことを意味します。ご存じのように地球から見た外惑星は、経度が増加するように移動する「順行」と、経度が減少する移動「逆行」があります。留はこの移動が切り替わる瞬間ということです。

留の時期はこの見た目の変化以外にネタとして取り上げられることはほとんどありませんが、冒頭で述べた「珍現象」が起きる時期の目安として役立ってくれます。どんな現象か、まずは左のＡ図をご覧ください。これは今月28日宵の木星を描いたStellariumによるシミュレーション（天の北が上方向）。10分おきに3枚の図が並んでいますね。木星近くに四大衛星のイオとエウロパがあり、イオは木星手前を右へ、エウロパは木星背後を左へ動いています。

木星に隠れていたエウロパは19:40過ぎに姿を現しますが、そのままずっと見え続けると思いきや、何と19:55ごろにいきなり消えてしまうのです。「何事！？」と思ってしまう現象でしょう？これは「掩蔽現象」が終わった後、あまり時間が経たないうちに「食現象」が起こったのです。このような状況はいつでもまんべんなく頻発する訳ではなく、留や東矩、西矩といった時期に集中します。しかも観察場所を固定…例えば「日本の夜空で見える」と限定した場合、回数は激減するのです。現象名を正式に何と呼ぶのか聞いたことがありませんので、このブログでは「衛星の連続出没イベント」と呼ぶことにします。

どうしてこんな現象が起こるか、順を追って説明しましょう。まずは言葉の確認。地球から見た外惑星は前述の通り順行や逆行があって、移動幅は地球に近いほど大きくなります。今回取り上げる木星について、前回の合（2017年10月27日）から次の合（2018年11月26日）までの一周期を星図にしたものが右のＢ図（ステラナビゲーター使用）。

留は「順行→逆行」と「逆行→順行」の切り替わりに一回ずつ起こり、その中間に必ず「衝」がやってきます。また一回目の留の前に「西矩」、二回目の留の後に「東矩」があります。改めて時系列に書くと「合→西矩→留→衝→留→東矩→合」の流れです。

一連の状況を、第三者視点で見てみましょう。左下Ｃ図は太陽系を北側から見たもの。話を簡単にするため、惑星は円軌道で描いています。どのような位置関係のとき何と呼ばれるか、一目で分かるでしょう。西矩・東矩の「矩」というのは直角という意味で、文字通り「太陽・地球・外惑星」が直角を作っています。簡単に言うと、東矩の惑星は日が暮れたとき太陽の90°東側で南中しており、西矩では日の出のとき太陽の90°西側で南中しています。

連続出没イベントで重要なのは、この図に出ている「位相角」。位相角は「地球・惑星・太陽」がなす角で、地球から見た惑星の「光の当たり方」や「欠け具合」を決定づけていますね。この角度は惑星がどこにいるかによって変化します。合や衝の近くではほぼゼロになり、また図中のＡ位置とＢ位置では位相角が明らかに違うことも分かるでしょう。

色々作図すると分かりますが、位相角が次第に大きくなるのは正に西矩や東矩のころ。この時期は観察者の視線と太陽光の向きが異なる訳ですから、外惑星でも少し欠けて見えます。また位相角がゼロでないということは惑星本体から伸びる影の向きが視線からずれていることを意味します。

外惑星がどれくらい太陽から離れているかによって位相角は変わりますが、「太陽から遠い惑星ほど位相角の最大値は小さい」ということが直感的に分かるでしょうか（→記事末の付記参照）。これらを踏まえ、衛星連続イベントのとき惑星と衛星に何が起こっているか、拡大図で見てみましょう（右下Ｄ図）。この図も木星を北側から見ていることを想定しています。一般に天体が別天体に隠されることを「掩蔽」、また、天体が別天体の作る影に隠されることを「食」と言います。一見同じような「隠される現象」ですが、明らかに原因が違うので区別しましょう。（※この理屈だと、月食は食ですが日食は掩蔽です。）

木星の場合、衝前後の期間は観察者視線と太陽光がほぼ一致するので、惑星本体が作る影も一致し、食と掩蔽との時間差はほとんどありません。でも位相角がだんだん大きくなるとＤ図のようにズレが生じ、掩蔽が終わってから食が始まるまで時間差が生まれます。この時間差は惑星の大きさ、位相角、衛星軌道半径などによって様々。もちろん衝の前と後とでは影の向きが東西反転するので、現象が見える位置や順番も変わります（下Ｅ図参照）。

位相角が最大になると惑星から遠い衛星では食・掩蔽の隙間が数時間以上に及ぶ場合もあって、「連続」とは言い難いこともあるでしょう。逆に木星のイオのように惑星に近い衛星では、掩蔽が終わってもそのまま食に移行してしまい、隙間時間が全く無い場合もあります。一般に衝や合に近いほど隙間は小さいですから、イベントがごく短時間で終わり易いことが分かるでしょう。（例：日本では見えませんが、2019年9月21日4:38JSTのエウロパでは掩蔽終了と食開始がほぼ同時！）回数もグッと減りますから、レア度が増しますね。

もちろん、地球公転面に対して衛星軌道や惑星自転軸の傾斜が大きかったり逆転しているケースでは食も掩蔽も起こらない等の複雑な状況があります。小型望遠鏡でも楽しめる木星の四大衛星でこの現象が起こってくれることは奇跡とも思える天界からのプレゼントと言えましょう。

１時間以内に収まる連続出没イベントを実際に計算すると、１会合周期平均で何十回かは世界のどこかで見えます。そのうち日本で暗い空に条件良く見えるのは２、３回あれば良いほうです。最初のＡ図のような機会は極めて貴重なのですね。緯度（南北）方向への影のずれも影響するため、今年はエウロパでよく起こるけれど来年はガニメデが…という具合に傾向が変わることもあります。下Ｆ図は今期の木星の位相角を示したグラフ。木星では位相角がだいたい5°以上になると連続出没イベントがだんだん多くなります。滅多に見ることができないこの現象、機会を見つけてぜひご覧になってくださいね。なお今回計算した現象日時はアーカイブ：木星の衛星現象一覧の一項目として登録しておきました。どうぞご利用ください。