第３回 太陽と地球の関係
第３回 太陽と地球の関係
8.太陽と地球の関係
9.用語集
まず始めに、太陽が極大期になると、コロナの見え方が違うだけでなく、その他いろいろな現象が活発になります。
太陽の極大期には、黒点が増え、太陽風がきつくなります。
そこでなぜ極大期になると黒点が増えるのでしょうか。それではまず黒点とはです。
 (黒点付近の図） |
「６．太陽のリズム」でも少し紹介しましたが、黒点というのは光球上に見える黒いしみのようなもので、まわりより温度が低いので黒く見えます。 絶対温度で約４０００～４５００度で、 強い磁場を持ちます。 黒点は強い磁場を持っていてその磁性は地球の数千倍にものぼります。 ではなぜ黒点は周りより温度が低いかというと、黒点の強力な磁性により、直下の対流が妨げられ、対流に乗った熱がのぼりにくくなるからです。 |
極大期になると、太陽の磁場は活発になります。
すると磁場の歪みも大きくなるから黒点が増えるのです。
このように極大期になると黒点は増大しますが、極小期はその逆で黒点が１つも現れないときもあります。
１７世紀の小氷河期には、黒点がほとんどない時期があり、ロンドンのテームズ川では、長い間、川が厚い氷に閉ざされていたそうです。
この時期は、イギリスの天文学者マウンダーにちなんで「マウンダー極小期」と呼ばれています。
そして、この黒点の活動が活発になることによって、コロナにも影響を及ぼしていきます。
コロナの温度は、１００万度にも及び、プラズマ状態のガスの状態にあります。
そのガスは、フレア爆発がおこると、１０００万～３０００万度Ｋまで加熱され、プラズマを猛スピードで惑星空間へ放出します。
最終的には太陽風となり、太陽系空間を吹き抜けます。
さて、この黒点数の増大が太陽風に影響を与えているのですが、では実際にその太陽風とはどのようなものでしょうか？
◆太陽風とは
次は太陽風の問題です。
太陽風は絶えず太陽から放たれ、太陽系の彼方先まで流れています。
太陽風は主にプラズマで、そのプラズマの粒子の速度は３００km/sから数百km/sの間にあり、粒子の密度は太陽からの距離とともに減少しますが、地球の公転軌道あたりでは１立方cmあたりに１個ぐらいです。
太陽風はいろいろな要因で放出されるのですが、その１つにフレア爆発があります。
フレア爆発とは、太陽黒点の磁場の歪みによって引き起こされる現象です。
黒点の磁場の強さは地球の磁場の数千倍もあります。
この強い磁場のエネルギーがフレア爆発の元になっています。
黒点は太陽内部でつくられた磁場の管が太陽の光球面 に浮上してできたもので、磁場の管の切り口に当たります。
磁場の管は太陽内部でねじ曲げられたり、浮上してからまわりのガスの流れに押されたりして、よじれたりします。
磁場の管のなかにだんだん歪みがたまっていくと、どこかで歪みが耐えきれなくなり、大爆発がおきます。
これがフレア爆発です。
たまっていた磁場のエネルギーは、熱に変換されてプラズマを数千度Ｋの超高温に加熱したり、プラズマの雲の激しい運動を引き起こします。
このように、極大期には大きなフレアが頻発し、太陽風は激しくかき乱された状態となります。
そのことに関連して、太陽フレアやプロミネンスなどの爆発によってコロナが惑星空間に放出される現象を「コロナ質量 放出」と呼んでいます。
プラズマを閉じこめるコロナの磁気構造が、惑星空間に大きくパッと開いた形に激しく変化する現象で、２日後にはもう地球に吹きつけ、磁気嵐を起こしたり、オーロラを輝かせたりします。
また、太陽風は、コロナホールから吹きつける風も原因となっています。
コロナホールとよばれる、まわりより暗くてまるでコロナに穴があいているように見える「コロナの吹き出し口」から太陽の引力を振りきって激しく太陽空間に流れ出し、秒速６００kmとか７００kmの猛スピードで地球に吹きつけてくることになります。
この南北の極域のコロナホールからは高速の太陽風が吹き出しますが、このほか赤道域からも低速の太陽風が吹き出してくるので、地球にはこの２つの太陽風が交互に絶え間なく吹きつけてくることになります。
この太陽風が、地球にどのような影響を与えているのでしょうか？
地球には磁性があります。
そのおかげで、地球は大きな磁石になり、地球の周りには磁界が起こります。
その磁界と、太陽から来た太陽風とがぶつかって、放電現象を引き起こします。
それを地球上で見たものが、オーロラと呼ばれるものです。では、次にオーロラについて紹介します。
オーロラは、地上で私たちが体験できる宇宙の物理現象です。
地球は巨大な磁石であり、その磁気圏がバリアとなって太陽風の侵入を防いでくれ、その直撃から我々の身を守ってくれています。
それでも太陽風は地球の磁気圏を彗星の尾のように夜の側の後方に長く引きのばし、その磁気圏の尾の部分で太陽風磁場と地球磁場の磁力線との間にリコネクションと呼ばれるつなぎ換えがパチッと起こることによって、本当なら地球磁気圏に入り込めないはずの太陽からのプラズマがつなぎ変わった磁気圏のはるか後方から地球につながっている磁力線を通 って逆戻りするようにして侵入します。
その太陽風の粒子はいったん地球磁気圏のしっぽの「プラズマシート」と呼ばれる所にたくわえられます。
そして極地域の地球大気の中へとふりおとされ、高層大気の高度７０から１００㎞の間－ただし、１００から１１０kmで最大－に存在する原子と衝突し、赤、青、緑などの色鮮やかなオーロラを輝かせることになります。
２０００年４月と１１月には北海道でも１１年ぶりにオーロラが発見されました。
極大期には、大規模で色に変化のあるオーロラが出現する可能性が高くなります。
その他に地球に及ぼす影響としては、磁気嵐、デリンジャー現象と呼ばれる現象があります。
磁気嵐は、最初に発見された太陽と地球との間の関係です。
デリンジャー現象とは、電波障害を引き起こす現象です。
このような現象があるため、現在では、太陽観測所での太陽監視が行われています。
最後に、オーロラの研究には、まだ未知の謎があり、オーロラを光らせる粒子がどこでどのようにして加速されているのか？や、オーロラがなぜ薄いカーテン状になってあらわれるのか？などの未解決の問題があります。
このＨＰを見ているみなさんもこの問題を考えてみてはいかがでしょうか？
（太陽風と地球の磁気圏の構造図）