はじめに：ガリレオ衛星を観測しよう
冬になると，関東地方は毎日のようによく晴れた日が続きます。
この期間を利用して，何か観察できることはないかなあ…。
こんな「冬休みの自由研究」的な発想に基づいて，木星のガリレオ衛星の動きをカメラを使って観測してみました。
その結果，2022年12月27日から2023年1月12日まで 17日間にわたって，連続して木星の写真を撮ることができました。
その結果をまとめてみようと思います。
ガリレオ衛星について
「ガリレオ衛星」とは，木星の衛星のうち特に明るく，17世紀にガリレオ・ガリレイによって発見された４個の衛星を指します。その名前は，内側からイオ，エウロパ，ガニメデ，カリスト。
これらは小型の天体望遠鏡で簡単に見ることができますし，望遠レンズをつけたカメラを木星に向ければ，簡単に写すことができます。
直径は，イオが 3,700 km，エウロパが 3,100 km。これらは月の大きさ（約 3,500 km）に近いですね。またガニメデ，カリストの直径は，それぞれ 5,300 km, 4,800 km 程度で，太陽系の衛星の中で最大級となっています。
ところで木星の衛星は，現在のところ84個確認されています。それらのうち50個以上は直径が 10 km に満たない小さなもので，木星に捕獲された太陽系小天体と考えられているとのことです。
観測方法
このところ，木星は夕方18時くらいに，南西の空に見えています（とても明るいので，すぐにそれとわかります）。
「観測」といっても，カメラに望遠レンズをつけて写真を撮るだけです。撮影条件は以下の通り。
- カメラ：Sony α6400＋超望遠ズームレンズ SEL70350G（望遠端 350 mm で撮影）
- 撮影モード：マニュアル（Mモード）
- 露光時間 1/100〜1/125 秒
- 絞り F6.3 開放
- iso 感度 12800
- フォーカスモード：コンテニュアスAF, フレキシブルスポットL
- 手持ちで撮影
ガリレオ衛星は明るいので（眼視等級 5〜6等級くらいです），短い露光時間でも十分に写ります。またなんとかAFが効いたので，ピント合わせは楽でした。
こうやって，毎晩18時前後に写真を１枚ずつ撮りました。
木星とガリレオ衛星はこんな風に写ります
実際の写真ですが，こんなふうに写ります（木星付近をトリミングしています）。
2022年12月27日には木星の東（左）側にガニメデとカリスト，右側にイオとエウロパが見えていました。
一部の衛星が木星本体と重なって，見えない日もあれば（2023年1月2日），
４つの衛星が，木星の片側に整列して見える日（2023年1月11日）もありました。
ガリレオ衛星が鮮明に写る条件だと，木星本体は白く飛んでしまいますね。
ガリレオ衛星の動きをまとめてみよう
それではガリレオ衛星の動きをまとめてみましょう。
12月27日から1月12日までの写真を並べたものがこれ ↓。i = イオ，e = エウロパ，g = ガニメデ，c = カリスト です。1月4日のカリストがなぜか写っていませんが。雲の切れ端でもあったのかな？
さて，衛星は「円に近い楕円軌道」を動いています。したがって，木星の位置を揃えて写真を並べれば，その動きをサインカーブで近似することができます*1。
この図を作るときに，衛星の位置を，エクセルを使ってサインカーブでフィッティングしようとしたんですけどね。これ，エクセルではできないんですね。そこでサインカーブはエクセルに描かせて写真にコピペし，フィッティングは手作業でやりました。うまく合っていないところがあるのはそのせいです（汗）。
なおガリレオ衛星のうち，イオ，エウロパ，ガニメデは軌道共鳴の状態にあることがわかっていて，イオが木星の周りを一周する間に，エウロパは 1/2 周，ガニメデは 1/4 周動きます。実際17日間の観測で，この関係も確認できました。
まとめ
17日間にわたって木星の衛星の動きを撮影することができました。ガリレオ衛星の動きを見ることができて楽しかったです。
ガリレオ衛星のうち最も外側を回る，カリストの公転周期は約16日なので，これが木星を一周する間観測できたのもよかったです。
1月13日から3日間続けて曇りだったので，観測はこれにていったん終了。
木星のガリレオ衛星の観測，夏休みや冬休みの自由研究としてもおすすめですよ。
それにしても冬の関東，どんだけ晴れの日が続くんだ…。
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