最終更新: 2026-06-16

ロッシュ限界

重力は衛星をまとめていますが、その衛星が周回する惑星からの同じ重力は、衛星を引き裂こうとします。衛星の近い側は遠い側より強い引力を受け、この差、すなわち潮汐力が衛星を引き伸ばします。ロッシュ限界とは、潮汐による引き伸ばしがついに衛星自身の自己重力を上回る距離です。その内側に踏み込めば、重力だけでまとまっている天体は瓦礫へと引き裂かれます。

剛体の衛星に対して、限界は次のようになります。

$d = R\left(\frac{2\rho_p}{\rho_s}\right)^{1/3}$

ここで $R$ は主天体（中心天体）の半径、$\rho_p$ はその密度、$\rho_s$ は衛星の密度です。注目すべきことに、衛星の大きさは完全に消えてしまい、密度と主天体の半径だけが効きます。

計算例

地球（半径 6,371 km、$\rho_p = 5{,}514\ \text{kg/m}^3$）と月のような衛星（$\rho_s = 3{,}344\ \text{kg/m}^3$）を考えます。

$d = 6{,}371 \times \left(\frac{2 \times 5{,}514}{3{,}344}\right)^{1/3} = 6{,}371 \times 1.49 \approx 9{,}480\ \text{km}$

月は約 384,000 km、すなわちおよそ 40 倍も遠くを周回しているため、引き裂かれる危険はまったくありません。

剛体と流体

上の公式は、衛星が砕ける直前まで剛体のままだと仮定します。重力でまとまっている実際の衛星はむしろ流体のように振る舞い、惑星に近づくにつれて細長い形に変形して、いっそう壊れやすくなります。流体のロッシュ限界は剛体のものより約 1.9 倍大きくなります。したがって緩く結びついた天体の真の崩壊距離は、その天体の強度や内部構造に応じて、剛体の結果とそのおよそ 2 倍の間のどこかにあります。

衛星ではなく環

ロッシュ限界は、太陽系で最も美しい特徴の一つ、惑星の環を説明します。土星・木星・天王星・海王星の環はすべて、それぞれの惑星のロッシュ限界の内側にあります。この領域内では、潮汐力が無数の氷や岩の粒子が集まって一つの衛星になるのを妨げるため、破片は円盤として広がったままになります。限界の外側では、同じ物質が次第に集まって衛星になります。近づきすぎた彗星や小惑星も、1992 年に木星でシューメーカー・レビー第 9 彗星がそうなったように、一列の破片に引き裂かれることがあります。