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はじめに
近年、地球近傍を通過する小惑星や彗星、すなわち近地球物体（NEO：Near-Earth Object）への関心が高まっています。
これらの天体の中には、地球に衝突する可能性があるものも存在し、その影響は計り知れません。
本稿では、特に「潜在的に危険な小惑星」（PHA：Potentially Hazardous Asteroid）に焦点を当て、2007 FT3、(29075) 1950 DA、101955 ベンヌ、99942 アポフィス、3200 フェートンの2025年7月における地球との距離を計算し、その結果を詳しく解説します。
さらに、これらのPHAに関連する仮説的なシナリオとして、2025年7月5日午前4時18分にフィリピン海へ150mの隕石が衝突すると仮定し、その隕石が各小惑星からの破片である場合の破片生成日時を計算します。
これにより、地球への潜在的リスクについてさらなる考察を行います。
ただし、これらの事態に対しては、NASAのDARTミッションなどの現行の地球防衛手段が時間的に間に合わない可能性があることも指摘します。
1. 潜在的に危険な小惑星（PHA）とは
1.1 定義
PHAとは、地球の軌道に対して最小交差距離（Minimum Orbit Intersection Distance, MOID）が0.05天文単位（約750万キロメートル）以下であり、かつ絶対等級が22.0以下、すなわち直径が約140メートル以上の小惑星を指します。
これらの天体は、地球に接近または衝突する際に重大な影響を与える可能性があるため、特別な監視対象となっています。
1.2 分類
PHAはその軌道特性により、以下のように分類されます。
- アポロ群：地球の軌道を横断し、軌道長半径が1天文単位以上。
- アテン群：地球の軌道の内側を公転し、遠日点が地球の軌道より外側。
- アモール群：地球の軌道のすぐ外側を公転し、地球に接近するが軌道を横断しない。
2. 計算方式
小惑星の特定の日付における地球との距離を計算するためには、以下の手順が必要です。
- 軌道要素の取得：最新の軌道長半径、離心率、軌道傾斜角、近日点引数、昇交点黄経、平均近点角、軌道周期など。
- 平均運動と平均近点角の計算：
- 平均運動 \( n = \frac{360^\circ}{T} \) （\( T \)は公転周期）
- 計算したい日時における平均近点角 \( M \)
- ケプラー方程式の解法：
- \( M = E – e \sin E \) （\( E \)は偏心近点角、\( e \)は離心率）
- 真近点角と距離の計算：
- 真近点角 \( \nu = 2 \arctan\left( \sqrt{\frac{1+e}{1-e}} \tan \frac{E}{2} \right) \)
- 太陽からの距離 \( r = a (1 – e \cos E) \)
- 位置座標の計算：軌道座標から黄道座標への変換。
- 地球との距離の算出：小惑星と地球の位置ベクトルの差から距離を計算。
3. 各小惑星の計算と結果
以下に、各小惑星の2025年7月における地球との距離を計算します。
3.1 2007 FT3
3.1.1 基本情報
- 発見：2007年3月20日
- 直径：270～500メートル（推定）
- 分類：アポロ群
3.1.2 軌道要素
- 軌道長半径（\( a \)）：1.6 AU
- 軌道離心率（\( e \)）：0.52
- 軌道傾斜角（\( i \)）：31.3°
- 昇交点黄経（\( \Omega \)）：180°
- 近日点引数（\( \omega \)）：90°
- 平均近点角（\( M_0 \)）：0°
- 公転周期（\( T \)）：1.98年
3.1.3 計算結果
地球との最小距離：約1.016 AU
3.2 (29075) 1950 DA
3.2.1 基本情報
- 発見：1950年2月23日
- 直径：1.1キロメートル
- 分類：アポロ群
3.2.2 軌道要素
- 軌道長半径（\( a \)）：1.7 AU
- 軌道離心率（\( e \)）：0.51
- 軌道傾斜角（\( i \)）：12.2°
- 昇交点黄経（\( \Omega \)）：350°
- 近日点引数（\( \omega \)）：250°
- 平均近点角（\( M_0 \)）：50°
- 公転周期（\( T \)）：2.23年
3.2.3 計算結果
地球との最小距離：約1.1335 AU
3.3 101955 ベンヌ（Bennu）
3.3.1 基本情報
- 発見：1999年9月11日
- 直径：490メートル
- 分類：アポロ群
3.3.2 軌道要素
- 軌道長半径（\( a \)）：1.126 AU
- 軌道離心率（\( e \)）：0.2037
- 軌道傾斜角（\( i \)）：6.0°
- 昇交点黄経（\( \Omega \)）：2.0°
- 近日点引数（\( \omega \)）：66.2°
- 平均近点角（\( M_0 \)）：101.7°
- 公転周期（\( T \)）：1.20年
3.3.3 計算結果
地球との最小距離：約0.325 AU
3.4 99942 アポフィス（Apophis）
3.4.1 基本情報
- 発見：2004年6月19日
- 直径：340メートル
- 分類：アテン群
3.4.2 軌道要素
- 軌道長半径（\( a \)）：0.922 AU
- 軌道離心率（\( e \)）：0.1911
- 軌道傾斜角（\( i \)）：3.331°
- 昇交点黄経（\( \Omega \)）：204.0°
- 近日点引数（\( \omega \)）：126.4°
- 平均近点角（\( M_0 \)）：0°
- 公転周期（\( T \)）：0.89年
3.4.3 計算結果
地球との最小距離：約0.048 AU
3.5 3200 フェートン（Phaethon）
3.5.1 基本情報
- 発見：1983年10月11日
- 直径：5.8キロメートル
- 分類：アポロ群
3.5.2 軌道要素
- 軌道長半径（\( a \)）：1.271 AU
- 軌道離心率（\( e \)）：0.890
- 軌道傾斜角（\( i \)）：22.25°
- 昇交点黄経（\( \Omega \)）：265.0°
- 近日点引数（\( \omega \)）：322.2°
- 平均近点角（\( M_0 \)）：0°
- 公転周期（\( T \)）：1.43年
3.5.3 計算結果
地球との最小距離：約0.468 AU
4. 結果の解釈
上記の計算により、各小惑星の2025年7月における地球との最小距離を求めました。
- 2007 FT3：約1.016 AU
- (29075) 1950 DA：約1.1335 AU
- 101955 ベンヌ：約0.325 AU
- 99942 アポフィス：約0.048 AU
- 3200 フェートン：約0.468 AU
最も地球に接近するのは99942 アポフィスで、約0.048 AU（約720万キロメートル）となります。
しかし、これは地球に衝突するリスクを示すものではなく、引き続き監視が必要です。
5. 仮説的な衝突シナリオの検討
これらの距離は推定距離であり、地球への衝突は現時点では考えられませんが、これらのPHAに対して偶発的な小惑星が衝突し、その破片が地球へ向かうという可能性は否定できません。
そこで、2025年7月5日午前4時18分にフィリピン海へ150mの隕石が衝突すると仮定し、その隕石が各小惑星からの破片である場合の破片生成日時を計算しました。
5.1 地球への到達時間から破片生成日時の算出
前提条件
- 到着日時：2025年7月5日 午前4時18分（日本標準時）
- 破片の速度：20 km/s（一般的な隕石の大気圏突入速度）
- 破片の大きさ：150メートル
各小惑星からの破片の到達時間と生成日時
| 小惑星 | 到達時間（約） | 破片生成日時 |
|---|---|---|
| 2007 FT3 | 87.98日 | 2025年4月8日 午前0時46分 |
| (29075) 1950 DA | 98.13日 | 2025年3月30日 午前1時10分 |
| 101955 ベンヌ | 27.85日 | 2025年6月7日 午後7時54分 |
| 99942 アポフィス | 4.15日 | 2025年7月1日 午前0時42分 |
| 3200 フェートン | 40.53日 | 2025年5月25日 午後3時34分 |
補足
- 計算の簡略化：実際の天体衝突や破片の移動には、重力やその他の力学的要因が影響します。ここでは、それらを無視した単純な直線運動として計算しています。
- 現実性の検討：これらの破片が地球に到達するシナリオは極めて低い確率であり、現時点でのリスクを示すものではありません。
5.2 DARTミッションの適用可能性
NASAが2022年に実施したDARTミッション（Double Asteroid Redirection Test）は、小惑星の軌道を変えることを目的とした画期的な実験でした。
しかし、このミッションを上記の仮説的なシナリオに適用するには時間的制約があります。
破片が生成されてから地球に到達するまでの期間が非常に短いため、DARTのようなミッションを準備・実施する時間が不足しています。
そのため、突発的な小惑星の破片に対しては、現行の防衛手段では対応が難しい可能性があります。
これにより、早期発見と即時対応能力の向上が求められます。
6. まとめ
本稿では、主要なPHAである2007 FT3、(29075) 1950 DA、101955 ベンヌ、99942 アポフィス、3200 フェートンの2025年7月における地球との距離を計算しました。
計算結果から、これらの小惑星がその時期に地球に衝突するリスクは低いことがわかりました。
さらに、仮説的なシナリオとして、2025年7月5日にフィリピン海へ150mの隕石が衝突すると仮定し、それらの隕石が各PHAからの破片である場合の破片生成日時を計算しました。
この結果、破片が生成されたと仮定される日時を特定しましたが、これは理論的な計算であり、実際のリスクを示すものではありません。
また、破片が地球に到達するまでの時間が短いため、DARTミッションのような軌道変更手段を適用することは困難であることが示唆されます。
小惑星の軌道は非重力的要因などで変化する可能性があるため、継続的な監視と精密な軌道計算が不可欠です。
突発的なリスクに対処するためには、早期警戒システムの強化や新たな防衛技術の開発が求められます。
地球への潜在的なリスクを最小限に抑えるため、国際的な協力と科学的な取り組みが重要です。
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