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太陽光線
(黒点)太陽フレア






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太陽電池




黒点
  • 黒点は
    • 太陽活動で生まれる巨大な磁力線の束と考えられている。太陽は水素やヘリウム原子を衝突させて核融合を起こし熱を生み出す。この熱で水素などのガスは電子が分離してプラズマ状態になって内部を対流する。それがコイルの働きをして磁場が発生すると考えられている。これが磁力線の束となって表面から飛び出し、再び太陽に戻る。このループ状になった磁力線の出入り口は温度が低いため、黒い点に見える。
      太陽の活動が活発になるとガスの対流が盛んになって磁力が発生しやすくなり黒点が増えると考えられている(ダイナモモデル)。
      黒点は内部の磁場を乱すため、黒点数が増えると太陽の磁場は弱まり、南北方向の磁場が反転する。この期間が11年。
      ただ南北の磁界の向きは元に戻るのにさらに11年かかる。つまり太陽の磁場は約22年で変動を繰り返す。
      1611年、ガリレオが発見。
      ドイツのシュワーベが1826年から17年間、ほぼ毎日黒点を記録。
      11年周期で増減することを見つけた。
      1645年〜1715年:
        →黒点はほとんど観測されなかった。
        →英国のテムズ川が凍った。世界規模の飢饉になった。
      黒点が出なかった日数(ベルギー天文台のデータ)
        1878年・・・・・・280日
        1901年・・・・・・287日
        1902年・・・・・・257日
        1912年・・・・・・254日
        1913年・・・・・・311日
        1933年・・・・・・240日
        1954年・・・・・・229日
        2008年・・・・・・266日
  • 2009年
    • NASAによると、2009年、黒点の見えない日数は4/7までで97日中ノ85日で88%となり、1913年の85%を上回っている。
      2008年は73%だった。
      衛星観測では、前回の極小期の1990年代半ばに比べて、太陽の可視光の放射は0.02%減少し、紫外光は6%減少、電波の強さと、太陽から吹き出す電離した粒子「太陽風」の圧力は、ともに約50年間で最低水準だ。
      17世紀後半〜18世紀にかけては、『マウンダー極小期』と呼ばれる黒点がほとんど観測されない時期が長く続いた。
      欧州などの寒冷化を招いたとの見方もあるが、科学的な因果関係は不明。
      国連の気候変動に関する政府間パネル(IPCC)が2007年に公表した第4次報告書では、太陽活動も検討対象に加えられたが、どの程度の影響があるのか研究が進んでいない。
      衛星「ひので」で太陽観測を続ける国立天文台の常田佐久教授は“過去2回の極小期に比べて、太陽の全放射量が少ない。
      戦後、近代的な観測が始まって以来、起きたことがない事態になっている”と語る
  • マウンダー極小期
    • 2010年、太陽の活動が低下して黒点がほとんど出現しなかった「マウンダー極小期」(1645〜1715年)にあたる江戸時代初期の日本は、周期的に雨が多い湿潤な気候になっっていたことが奈良県で倒れたスギ老木の年輪分析で明らかになった。
      グリーランドでは寒冷になったことが氷床掘削調査で判明しており、太陽活動の変動が地球の気候に影響していたことが裏付けられた
      東大大気海洋研究所の横山祐典准教授によると、
      • 太陽の日射と紫外線の量は11年周期(マウンダー極小期は14年周期)、
      • 磁場活動は22年周期(マウンダー極小期は28年周期)
      で変動。
      マウンダー極小期は、産業革命で二酸化炭素排出量が増える前のため、太陽活動の影響を調べやすい。
      東京大学、名古屋大学、名古屋工業大のチームは、国宝五重塔で知られる奈良の室生寺で1998年、台風で倒れた樹齢392年のスギなどの年輪を分析した。
      年輪に含まれる炭素14の量から、太陽の磁場活動が低下した時期には、地球に飛来する宇宙線が強くなって空気のCO2に占める炭素14の量が増えたことが判明。一方、酸素16と酸素18の比率から、当時は雨が多かったことが分かった。
  • 黒点の幅が地球10個分
    • 2012年5/10、NASAによると太陽表面に地球の直径の10倍の幅がある黒点が9日までに観測された。




太陽フレア
11年周期
  • いつも変わらず輝いて、地球に恵みのエネルギーを注いでくれているように見える太陽だが、実は活動が激しくなったり衰えたりしており、その繰り返し周期は、ほぼ11年とされる。
    「なぜ11年周期なのかは、まだ分かっていない」と文部省宇宙科学研究所の小杉健郎教授(太陽物理学)は言うが、太陽観測衛星や望遠鏡などの観測から、来年は11年ぶりに活動が最も激しい「極大期」に入り、2〜4年続くと見られている。
    太陽の直径は地球の109倍もあり、表面で約6000℃、中心部で約1600万℃にも達する。太陽で発生した膨大なエネルギーの一部は、1億5000万km離れた地球に光として降り注いでいる。ところが極大期に入ると、表面で「太陽フレア」と呼ばれる爆発的なエネルギーの放出がたびたび起こり、電子や陽子などのエネルギーの高い荷電粒子や、紫外線・X線などの強い電磁波を放つ。
    これらは早ければ10分ぐらいで、遅くても2日程度で地球に達するが、北極や南極付近などを除けば、普通は地上に被害が及ぶことはほとんど無い。地球は地磁気の強い磁場で覆われており、荷電粒子などが降り注ぐのを防いでくれるからだ。しかし地球周辺の宇宙空間に出ると話は別で、様々な実害が出かねない。
    89年3月にカナダのケベック州で、太陽フレアに伴う大規模な地磁気嵐が起きた。このため送電線に異常電流が流れ、停電して600万人が被害を被った。損害額は電力会社が1000万ドル(約10億円)、利用者の分は1億ドル(約100億円)を超えたという。
    また94年2月には、ノルウェーのリレハンメル冬季五輪で、放送衛星「BS-3a」が中継していたジャンプ競技の放送が突然中断した。この時期は極大期ではなかったが、3日前にたまたま発生した太陽フレアから放出された荷電粒子によって、衛星の電子機器に過剰な電圧がかあkり、コンピューターが誤作動、太陽電池パネルを異常回転させたのが原因だった。
    これに限らず、太陽フレアやコロナ大噴出の影響で衛星が機能喪失したり、一時的に機能を失ったりしたトラブルの例は、米国やカナダなどで多数報告されている。
    宇宙で活動する飛行士らにとっても、警戒を要する。宇宙開発事業団によると、ロシアの宇宙ステーション「ミール」は、極大期だった89年10月に、巨大な太陽フレアによる陽子や電子・X線などの放射線を大量に浴び、船内の宇宙旅行士は短時間に20〜40mmシーベルトも被爆したと推定されている。米航空宇宙局(NASA)のスペスシャトル船内で1日当たりの被曝線量約1mmシーベルトと比べると、かなりの被曝量だった。」
    [太陽フレア]
    太陽の黒点付近で、突然発生し、エネルギーレベルの高い陽子や電子の粒子やX線が宇宙空間にふりまかれる大爆発。黒点上空で磁場によって蓄えられたエネルギーが突然、短時間のうちに解放される現象と考えられている。爆発で吹き上げられるガスの温度は数億度にも達する


最大級のフレア発生
  • 2001年、観測史上最大級の、太陽表面の爆発現象(フレア)が米航空宇宙局(NASA)などによって確認されたばかりだが、フレア発生の数時間前には爆発面直下の温度が急激に上昇することを、京都大と米スタンフォード大のグループが突き止めた。大規模フレアによる、人体に有害な高エネルギー粒子線(陽子など)の平井を予知できる可能性がある。
    太陽内部では複雑な磁力線が絶えず発生し、ねじれたチューブ状になって表面に上がってくる。黒点は、磁力線が太陽内部から表面に出る切り口に当たる。
    フレアは、磁力線のチューブがつなぎ変わったり、ほどけたりする際に、ねじれの中に蓄えられていたエネルギーが急激に放出されて起こると考えられている。


即時の予測
  • 「情報通信研究機構などは、通信障害の原因などになる「太陽風」や地球周囲の磁場の変化をリアルタイムでシミュレーションするシステムを開発した。地球磁場の変化の影響を受けやすい全地球測位システム(GPS)の精度を高めたり、オーロラの発生を予測したりできるようになるという。
    同機構のHPで無償公開した。
    伊藤忠テクノソリューションズ・九州大学・気象大学校との共同研究成果で、科学技術振興機構の支援を受けた。
    太陽風は、太陽から飛んでくる高速のガスで、地球に届くと通信障害などにつながる「磁気嵐」を引き起こしたり、大規模なオーロラを発生させる。
    情報通信研究機構のホームページ上で、開発したシステムを使い、太陽風などの状態をリアルタイムでシミュレーションした結果を無償公開した。


775年に大量の宇宙線が降り注いだ
  • 2012年、名古屋大学の増田公明准教授らは、屋久杉の年輪分析から、775年に宇宙から大量の宇宙線が地球に降り注いだとネイチャーに発表。
  • 宇宙線が地球に降り注ぐと、その影響で大気中の放射性炭素が増えて木の中にたまる。研究チームは樹齢1900年の屋久杉の年輪を調べた。
  • 奈良時代の775年の放射性炭素の量が1年で12%増え、通常の太陽活動の影響と考えられる増加量の20倍だった。


加速電子
  • 2010年、宇宙航空研究開発機構と国立天文台などのチームは、太陽表面の巨大な爆発「フレア」で観測される白い光の起源が、太陽上空で加速された電子であることを突き止めた。
    太陽観測衛星「ひので」と米航空宇宙局(NASA)の衛星の観測データを解析した。同機構宇宙科学研究所の清水敏文准教授は「フレア発生の仕組みを解明する手掛かりになる」と語る。


通常より100倍のエックス線
  • 2013年、情報通信研究機構は太陽フレアが5/13〜5/15に4回連続して発生したと発表。無線通信に影響が出た。









プロミネンス(紅炎)・・・・対流現象
  • 2011年、京都大学の柴田一成教授らは、太陽から炎が立ち上がるように見えるプロミネンス(紅炎)の内部で対流現象が起きていることを突き止めた。
    プロミネンスは太陽が作り出す強い磁場の力で浮かび上がると考えられていた。
    ところが、日本の太陽観測衛星「ひので」によって、2006年にプロミネンス内に泡のようなガスが浮かび上がる様子が観測された。
    ひのでと米国の太陽観測衛星SDOのデータをコンピューター上で解析。泡は100万度を超える高温のガスで、磁力線を伴って浮上することが判明した。泡が浮上することで溜まった磁気エネルギーが解放されろときにフレアが発生する可能性が高いという


磁場反転
  1. 2012年、国立天文台や理化学研究所などは太陽の北極だけで磁場が反転しつつあることを確認した。
    11年周期で北極と同時に反転する南極は今のところ変化の兆しが無い。
    過去に地球の気温が下がった磁気の太陽活動によく似た状況になりそうで、地球温暖化の一時的な抑制につながる可能性がある。
    太陽観測衛星「ひので」の望遠教授で長期観察した。
    南北両極にはプラスとマイナスの磁場があり、通常は約11年ごとにほぼ同時に反転する。
    次の反転は2013年5月と見られていたが、北極だけ前倒しで2012年5月にマイナスからプラスに反転する見通しという。
    南極がこれから反転する下降し絵はあるが、現在のままだと、2012年5月には両極ともプラスになる。
    太陽の赤道近くに2つのマイナスの磁場が別にできる「4重極構造」になる可能性がある。
    国立天文台によると、17世紀〜18世紀に地球に寒冷化をもたらした「マウンダー極小期」と呼ぶ時期にも、太陽が4重極構造だったという
  2. 2012年、太陽の北半球で黒点が増えた時期に、北極で磁石のS極とN極がひっくり返るような磁場の反転が起きることを、上出洋介・名古屋大学名誉教授らのチームが、太陽の観測データから明らかにした。
    黒点は、太陽面に現れる黒い斑点で周囲より温度が低い。
    太陽には北極と南極に正と負の磁場があり、11年周期で反転する。
    研究チームは、過去40年の北半球、南半球それぞれの黒点数の変化と磁場の半天の観測データを解析した。


フレアに伴い高エネルギーのガンマ線
  • 2012年、広島大学や米スタンフォード大学などは、太陽に現れる爆発現象「フレア」に伴い、大量のガンマ線が放出される現象を見つけた。
    通常の太陽で見られる約1000倍の強さのガンマ線が約20時間放出され続ける例もあった。
    太陽フレアではX線を含むすべての波長の光が爆発的に増える。


太陽フレア・・・・予測可能に
  • 2012年、名古屋大学の草野完也教授らは、太陽の黒点付近で起こる巨大な爆発現象である「太陽フレア」が発生する条件を、コンピューターシミュレーションで明らかにした。
  • 「地球シミュレータ」を使い、太陽表面の磁場構造を100種類以上調べた。
  • 2種類の特殊な構造ができるとフレアが発生することが分かった。
  • 2006年と2011年に発生したフレアを太陽観測衛星「ひので」が捕らえた際のデータを解析すると、この構造ができた数時間後にフレアが起きていた。


宇宙線の到来を屋久杉で確認
  • 2013年、地球に到達した宇宙線が993年に急増し、宇宙環境が大きく変化していたことを確認したと、名古屋大学・太陽地球環境研究所の増田公明准教授らのチームが明らかにした。
  • 研究チームは775年にも同様の現象が起きていることを明らかにしており、今回が2例目。
  • 増田准教授は「この変化は、太陽表面で起こる爆発現象の太陽フレアの大規模な発生により起きたのではないか?」と推測。
  • 研究チームは、樹齢約1900年の屋久杉の年齢を解析し取り込まれた炭素濃度を測定。
  • その結果、宇宙線が大気と反応して生成され、太陽の活動周期の11年間で通常0.3〜0.4%程度の変動しかない放射性炭素「炭素14」の大気中の濃度が、993年に0.9%高まったことを発見した。





太陽系
似た惑星発見
  • 「米カリフォルニア大バークレー校の研究者らが、北斗七星の方向に、我々の太陽系に似た惑星系を見つけた。2001年8/16日付の米ワシントンポスト紙が報じた。研究チームは、地球に似た惑星がある可能性もあるとしている。
    地球から45光年離れた「おおぐま座47」と呼ばれる星は、太陽と化学組成が似ている。研究チームは、この星の観測で木星型の惑星を2つ発見した。
    惑星を持つ星は、これまでに70個以上見つかっているが、いずれも極端な楕円軌道で、温度が極端に変化するため、生命は存在できないとされてきた。
    今回見つかった2つの惑星はほぼ円軌道を描いており「2つの惑星の軌道の内側に地球に似た惑星があれば、水や生命の存在する可能性がある」としている。



周回
  • 「太陽系は渦巻きの形をした銀河系(天の川銀河)の端にあるが、約2万8千光年離れた中心の周りを時速約96万`bと、従来推定されていたスピードより約16万`b速く回っている可能性が高いことを、米ハーバードスミソニアン天体物理学センターが2009年の米天文学会で発表。
    銀河系全体の質量も従来考えられていたより1.5倍大きく、銀河系の近くにあるアンドロメダ銀河と程同じ質量。
    銀河系とアンドロメダ銀河は20億〜30億年後に衝突すると考えられてきたが、より速く衝突の可能性が出てきた。



浮遊惑星・・・軌道がない
  • 2011年、大阪大学と名古屋大学、オークランド大学などのチームは、恒星の周囲を回る特定の軌道を持たずに宇宙空間を漂う「浮遊惑星」を発見した。
    銀河系内で10個の浮遊惑星を発見した。大きさは木星並み。
    銀河系には少なくとも数千個あると予想できるという。



太陽光・・・1000年前の光
  • 光は何よりも速く、毎秒30万kmも伝わる。太陽の大きさ(半径)はおよそ70万km。
    単純計算では、光速でおよそ2.3秒かかる長さだ。とすると、太陽の真ん中で発生した光は2.3秒後に表面に達するように思える。ところが、実はおよそ1000万年もかかるのである。
    太陽のエネルギーのおおおもとは、水素の原子核が融合してヘリウム原子核に変わる核融合反応だ。発生したエネルギーは放射で外側に運ばれる。日常生活で放射というとストーブや冬の晴れた夜の放射冷却など、赤外線の熱放射が思い浮かぶ。あるいは、今からの季節、日焼けをもたらす紫外線放射を思い浮かべるかもしれない。
    赤外線も紫外線も目には見えないが、波長が違うだけで、光や電波と同じ電磁波である。
    太陽の中心部は温度が1000万度以上もあって何しろエネルギーが高いので、赤外線や紫外線ではなく、同じ電磁波の一種であるガンマ線が放射される。ところが、太陽の中では電磁波はまっすぐに進めない。最寄りのガスに吸収されては再び電磁波として放射される過程が頻繁に繰り返される。こうした、“寄り道”が多くて、表面に達するのに2.3秒どころが1000万年もかかってしまうのだ。
    この間、エネルギーは次第に低くなって、最初のガンマ線がやがてX線になり、太陽から外の出る時には、主に可視光線。一部は赤外線や紫外線になっている。
    ひとたび宇宙空間に出たら、あとはもう一直線。地球に届くまでおよそ8分だ。結局、私たちが浴びている日光は1000万年前に太陽の中心で発せられたものといえる。
    裏返して言うと、太陽が光り輝いていても、いま現在、太陽の中心部で核融合反応が起きていることの証明にはならない。そうかも知れないし、そうでないかも知れない。確実なのは、1000万年前には太陽中心部でエネルギーが発生していたということだけだ。
    一方、核融合反応のエネルギーのほんの一部は、その際に発生するニュートリノという粒子によっても運ばれる。粒子といっても目に見える粒ではなく、陽子や電子などと同じミクロの素粒子である。
    ニュートリノは光速で伝わり、他の素粒子とほとんど作用し合うことなく物質を突き抜けるという変わった性質を持っている。ニュートリノにとっては太陽も透明で、中心部で発生したニュートリノは2.3秒で太陽を突き抜け、およそ8秒後には地球に到達する。


太陽の歴史
  • これまでの彗星の研究で、太陽系が生まれるもととなったガス雲の温度が従来考えられてきたマイナス260℃より高い可能性がでてきた。
  • 彗星に含まれる分子構造を調べると、分子が出来た時の温度がマイナス240℃ぐらいと分かってきたきたから。
  • ガス雲の温度が高いと、複数の恒星といっしょに誕生した可能性が出てきた。
  • 惑星は昔から同じ軌道で安定して太陽を回っていたワケではない。
  • 木星は誕生後に徐々に太陽に近づき水星軌道付近までいき、その後、再び遠ざかって今の軌道に落ち着いた。







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