大人の RIKA 教室

平成 27 年秋期 第 3 回 (12 月 9 日)「電波望遠鏡見学会」

~太陽-惑星間空間-地球の間で起こる種々の現象~

講演会お知らせ
日時
平成 27 年 12 月 9 日 (水)
場所
名古屋大学 宇宙地球環境研究所 豊川分室
講師
徳丸 宗利 氏

太陽の活動は、地球の生物にとってかけがえのないエネルギー源であるが、もう少し細かく太陽の活動を知り、地球またはその周辺に起こる諸現象を確認しておくことは、重要である。

ここでは、太陽風、太陽黒点が地球に及ぼす影響を学ぶ。

太陽

約 11 年の周期で活動が変化。これは黒点の現れ方と同調している。

太陽から放射されるエネルギーの中で強い順に記すと、

  1. 光のエネルギー 3.8×1026 W/秒
  2. ニュートリノ ∼1025 W/秒地球を通り抜ける。悪害なし。
  3. 太陽風 4.1×1020 W/秒光の 1/100 万 100 万トン/秒放射放射に変動あり

太陽風

  1. 太陽風の発生メカニズム
    1. 太陽の内部で、4 個の水素原子核が 1 個のヘリウム原子核に変わる核融合反応が起きている
    2. そのエネルギーが、太陽の表面に運ばれ、100 万度以上に温められた水素原子が陽子と電子に分解しプラズマとなる。
    3. このプラズマガスは、大きな圧力のため太陽重力に打ち勝って太陽表面から外に向かって噴き出す。
    4. ガスの速度は 300~800km/s で惑星間空間を走り抜け、冥王星を遥かに越える 90 天文単位の空間でも飛んでいる。(宇宙探査機ボイジャーが、25 年飛び続けて観測)
  2. 太陽風の特徴
    1. 非常に速い (上記)
    2. 高温 (約 10 万度)。でも密度が低い (10 個/cc) ので、火傷しない。コロナは 108 個/cc
    3. 常時約 100 万トン/秒で太陽から四方八方に吹いている。
    4. 完全にイオン化したガス (プラズマ)
    5. 磁石の性質を持つ
    6. 太陽活動の活発さの影響を受け、活動極大期 (黒点数が多い) には、地球全面に低速風が当たり、活動極小期 (黒点が少ない) には、高速風が極地方に、低速風が赤道付近に分布する (図 1,2)
解説補助 図1 太陽黒点活動と太陽風
解説補助 図2 太陽活動と太陽風

太陽風が地球環境に及ぼす影響

  1. 地球は磁場があるから、太陽風の直撃を免れている。木星や土星も然り。
    金星や火星には磁場がなく、太陽風の直撃を受け、大気がない
  2. 高速の太陽風により、地磁気嵐が発生することがある。
    カーナビや無線通信、電力設備、海底ケーブルにも影響する。
  3. 宇宙線の地球への飛来を抑え、人間への悪害を防ぐ。
    言い換えれば、太陽風の強弱で、宇宙線の強さが変わる。

太陽黒点

  1. 周囲 (約 6000 度) に比べ、黒点温度は約 4000 度と低い。
  2. 磁場が強い (図 3)
  3. 爆発現象 (フレア) の発生源。
  4. 11 年の周期で増減する。
解説補助 図3 磁場の強い太陽黒点

太陽黒点の地球への影響

  1. 黒点が多いと宇宙線は減少し、少ないと宇宙線は増加する。(図 4)
  2. 黒点が多いとフレアの発生も増加する。即ち、太陽風が増加する。(図 5)
  3. 黒点がなくなる時期が長いと、地球は寒冷な気候になる=小氷河期
解説補助 図4
解説補助 図5

電波望遠鏡の見学

  1. 観測内容
    太陽風の速度太陽風の濃さ (密度)
  2. 観測方法
    1. 天体からの電波を測定 (図 6、写真 1)
    2. 電波が太陽風により散乱するが、太陽風の‘またたき’により、電波強度に変化がでる。(図 7)
    3. 地上 3 か所 (それぞれ 100km ぐらい離れた) で、同時に 2.2 の強度変化を測定することにより太陽風の速度、濃さが計れる
解説補助 図6.1 電波の測定
解説補助 図6.2 電波の測定
解説補助 図7 電波の測定

感想

  • 宇宙空間には、いろんな目に見えない希薄なものが飛んでおり、その 1 つが太陽風である。遠方の星から発する電波を測定することにより、それと交互作用のある太陽風の素性を明らかにするやり方は見事である。
  • しかし、太陽風の存在がはっきりすれば、何とか測定の方法を考えるだろうが、…存在がはっきりしないときに存在を提言することは難しい。
  • 世の中で起こっている多くの物理現象、社会現象は結果であり、その根底に潜む原因系の掘り出しにも同じことが言える。
  • 今回の見学は、因果関係の追及に、新たなインパクトを与えて頂いたと思う。
解説補助 記念撮影

(金谷隆邦記)



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