スペースウェザークラブ
宇宙天気の詳細

  

宇宙天気とは?

★宇宙天気について説明します★
地上の天気が変わるように、宇宙の空間の天気も変化しています。 宇宙の天気には太陽の状態が大きく関係しています。 太陽からはX線などの放射、コロナとして知られるプラズマの放出(太陽風といいます)、 そして放射による熱が放出されています。 太陽が荒れたときには、爆発現象が頻繁(ひんぱん)に起こり、 非常に高速度な太陽風や、 高エネルギー粒子が放出されることがあります。 これらの現象(げんしょう)が地球周辺の空間(宙空)、 地上へとどう影響(えいきょう)するかを 監視(かんし)し、予測する 宇宙天気についてこのクラブでは詳しく学んでいきます。

宇宙天気における太陽
地球は太陽から大きな影響を受けています。 太陽から来る主なものとしては、
1:光(紫外線,可視光線,赤外線)の放射
2:太陽放射による熱
3:秒速300km以上の太陽風:太陽から放出されるプラズマ粒子


地球は磁場を持っているため、 太陽風のプラズマ粒子を地球が直接受けることはありません(上図)。
地球は磁場によって守られていることになります。
しかし、太陽表面で猛烈(もうれつ)な爆発などが発生すると、地球の磁場も大きく変動して磁気嵐が発生したりします。


太陽で起こる現象
皆既(かいき)日食とコロナ画像(SpaceWeather.comより)
<太陽風>
太陽コロナから惑星間空間へ放出している希薄(きはく)な 超高速プラズマ流。
コロナは100万度以上の高温であるために圧力が高く、押し出されたプラズマが 太陽の重力を振り切って流れ出たものであり、コロナの一部と見なせる。
地球の公転軌道付近では、平均的な速度は約450km/sで, 粒子の密度は1cm3あたり2~5個程度で、主に*陽子と電子からなります。
(*陽子(プロトン):中性子と共に水素を構成する原子核。プラス電荷をもつ。
太陽内部の核融合では、このプロトンによりヘリウムが生じている。)

太陽風は太陽磁場の一部を(ともな)っており、地球付近での強さは数nT(ナノテスラ) の程度です。
(*1nT = 1-9 T = 0.000000001 T )

地球の表面の磁場の強さが数万ナノテスラ(nT)なので、
それに比べると太陽風の磁場強度はかなり小さいことがわかります。
太陽風の磁場は、太陽面上の磁場が起源(きげん)になっています。
太陽の自転により、約27日の周期で 磁場の極性(プラスとマイナス)、太陽風の速度など、
周期的に変化します。
地球への影響もこの周期に大きく関係しています。

SOHO衛星によるX線フレアの観測
©(ESA/NASA),(動画加工:スペースウェザークラブ)

X線フレアとは?
太陽大気に見られる巨大な爆発現象。
黒点の強い磁場に蓄えられたエネルギーが急激に開放されて起こると考えられています。
規模(きぼ)なフレアが起こると、同時にコロナ質量放出が発生し、
太陽からプラズマの雲が惑星間空間へ放出され、地球へ影響することが多い。

上の画像は、2003年10月28日に起きた、特大のフレアの動画です。
この現象では、地球磁気圏において磁気嵐が発生し、 日本でもオーロラが観測されるなど さまざまな影響が見られました。





SOHO衛星によるコロナ質量放出(CME)の観測(©NASA/ESA)
(動画加工:スペースウェザークラブ)

コロナ質量放出(CME)とは?
太陽大気に見られる巨大な爆発現象。
フレアの発生と共に発生することの多い、太陽コロナの惑星間空間への 噴出(ふんしゅつ)現象。
プラズマが雲のように塊となって噴出し、惑星間空間に強い擾乱(じょうらん)を起こす。
上の動画は、前に説明しました特大フレアが発生した際のコロナ質量放出の様子です。



X線によって観測された太陽活動周期(「ようこう」衛星 ©JAXA)

太陽の活動周期とは?
太陽は、約11年の周期で活動が活発になったり(黒点数が増えたり) 極小になったり(黒点数が減ったり)と変化しています. この活動周期の影響を地球も受けています.
左の画像は、JAXAの「ようこう」衛星によってX線で観測された 太陽の活動周期です。
極大期では、X線の強度は強まり、特に黒点上空の活動領域(白く見えるところ)から 強いX線が観測されています。 極小期では、X線の強度は弱まり、全体的に暗くなっているのが分かります(奥の図)。

次の画像は、1950年以降の黒点数の変化です。
今は極小期が終わり、黒点数が増えてきている(太陽活動が活発になりつつある)時期です。
太陽活動が活発な時期には、フレアも多く発生します。


1950年以降の黒点数の変化(©SIDC)