人類の歴史の大半において、太陽は安定しているように見えていた。太陽は、私たちの認識を超えて水素をヘリウムに融合させ、地球の生命維持を助ける、堅固な恒星の存在だった。しかし、現代の技術時代において、その外観は崩れ去った。
現在、私たちは太陽が強力な磁場に支配されていることを知っている。そして、これらの磁場が周期的に変化するにつれて、太陽はより活発になる。NASAによると、現在太陽は太陽活動極大期にあり、活動が増加している時期だという。
太陽活動極大期とは、ほぼその名前が示す通りのことを意味する。太陽の11年周期の中で、この段階では我々の恒星が最大の活動を示している。太陽の強い磁場は、他のどの時期よりも多くの太陽黒点や太陽フレアを生み出す。
太陽活動極大期は、すべて太陽の磁場に基づいている。これらの磁場はガウス単位で測定され、磁束密度を表す。太陽の極は約1から2ガウスだが、太陽黒点ははるかに高く、約3,000ガウスである。(地球の表面は0.25から0.65ガウスに過ぎない。)磁場が太陽黒点の現れる場所でずっと強いため、太陽の深部からの対流加熱が抑制される。その結果、太陽黒点は暗い斑点として現れる。
太陽黒点は太陽の11年周期の視覚的な指標である。米国海洋大気庁(NOAA)と太陽周期予測パネルと呼ばれる国際グループは、太陽黒点を観察して太陽の周期におけるその位置を理解している。
NASA本部の宇宙天気プログラムのディレクターであるJamie Favorsは次のように述べている。「太陽活動極大期には、太陽黒点の数が増加し、したがって太陽活動の量も増加します。この活動の増加は、私たちの最も近い恒星について学ぶ興奮的な機会を提供しますが、同時に地球や太陽系全体に実際の影響をもたらします」。
これらの影響は最近多くの人々にとって明らかになった。2024年5月、太陽は複数のCME(コロナ質量放出)を発生させた。磁場と帯電粒子が地球に到達すると、200年で最も強い地磁気嵐を引き起こした。これらは通常よりもはるかに極から離れた場所で見られる色鮮やかなオーロラを生み出した。NASAによると、これらのオーロラは過去500年で最も強い表示の一つであった可能性が高いという。
科学者たちは太陽が太陽活動極大期にあることを知っている。しかし、これは1年間続く。彼らは数ヶ月間観察し、その活動が衰えるまで、活動がいつピークに達するかを知ることはできない。
NOAAの宇宙天気運用ディレクターであるElsayed Talaatは次のように述べている。「この発表は、今回の太陽周期で見られる太陽活動のピークがこれだということを意味するものではありません。太陽が太陽活動極大期に達している一方で、太陽活動がピークに達する月は数ヶ月または数年後まで特定されないでしょう」。
各周期は異なっており、ピークの太陽活動にラベルを付けるのは困難である。異なるピークは異なる持続時間を持ち、他のピークよりも高いまたは低いピークを持つ。
太陽の周期を理解することは重要である。なぜなら、それが宇宙天気を生み出すからだ。太陽活動極大期には、太陽黒点とフレアの増加は、より多くのコロナ質量放出(CME)も意味する。CMEは地球に衝突する可能性があり、衝突するとオーロラを引き起こし、地磁気嵐を引き起こす可能性がある。高温のプラズマの塊であるCMEは、衛星、通信、さらには電力網にも影響を与える可能性がある。
NASAの太陽動力学観測所(SDO)は、以下の太陽フレアの画像を捉えた。左の画像(2024年5月8日のフレア)と右の画像(2024年5月7日のフレア)に見られる明るいフラッシュとして表示されている。この画像は131オングストロームの光を示しており、これは極端紫外線の一部で、フレアの非常に高温の物質を強調し、オレンジ色に着色されている。
太陽活動極大期には、太陽は1日に平均3回のCMEを生成するが、太陽活動極小期には5日に1回のCMEに減少する。CMEの衛星への影響が最も懸念されている。2003年には、衛星が70種類の異なる故障を経験した。故障は衛星の電子機器における誤った信号から電気部品の破壊まで多岐にわたった。2003年に発生した太陽嵐は、これら70件の故障のうち46件の原因とされた。
CMEは地球を周回する宇宙飛行士にとっても危険である。放射線の増加は健康リスクをもたらし、嵐の間、宇宙飛行士は国際宇宙ステーション(ISS)の最も遮蔽された部分であるロシアのズヴェズダサービスモジュールで安全を求める。
ガリレオと他の天文学者は数百年前に太陽黒点に気づいたが、それらが正確に何であるかは知らなかった。1612年の小冊子「太陽黒点についての手紙」でガリレオは次のように書いている。「太陽は、その軸を中心に回転し、必ずしも同じ斑点や同じ順序、同じ形を示すことなく、それらを周囲に運んでいる。」これは、太陽の自然衛星であると示唆する他の人々の見解とは対照的だった。
太陽の磁場について200年前から知られているが、当初、科学者たちは磁気が太陽から来ていることを知らなかった。1724年、イギリスの地球物理学者は、彼のコンパスが一日中奇妙に振る舞い、磁北から逸れていることに気づいた。1882年、他の科学者たちはこれらの磁気効果と太陽黒点の増加を関連付けた。
最近の数十年で、太陽の研究に特化した宇宙機のおかげで、私たちは恒星の仲間についてさらに多くのことを学んできた。NASAとESAは1995年に太陽・太陽圏観測衛星(SOHO)を打ち上げ、NASAは2010年に太陽動力学観測所(SDO)を打ち上げた。2011年には、NASAの2機の太陽地球関係観測衛星(STEREO)のおかげで、太陽の360度ビューを初めて得ることができた。2019年には、NASAがパーカー・ソーラー・プローブを打ち上げた。これは人類最速の宇宙機でもある。
現在、太陽とその周期についての理解ははるかに完全なものになっている。現在の周期であるサイクル25は、1755年以来25番目の周期である。
太陽周期予測パネルの共同議長であり、テキサス州サンアントニオのサウスウェスト研究所の主任科学者であるLisa Uptonは次のように述べている。「太陽サイクル25の太陽黒点活動は予想をわずかに上回っています。しかし、いくつかの大きな嵐を見ているにもかかわらず、それらは周期の最大期に予想されるものよりも大きくはありません」。
サイクル25で最も強力なフレアは10月3日に発生し、太陽はX9クラスのフレアを放出した。しかし、科学者たちはさらに多くのフレアと活動が来ることを予想している。周期の減少段階でも非常に強力な嵐が発生する可能性があるが、それらはそれほど一般的ではない。
太陽の11年周期は、より大きな周期に入れ子になっている太陽の周期の1つに過ぎない。グライスベルク周期は80年から90年続き、11年周期を調整する。ド・フリース周期またはスエス周期は200年から210年続き、ハルシュタット周期は約2,300年続く。これらの周期はどちらも長期的な太陽変動に寄与している。
しかし、太陽について私たちが知っていることすべてにもかかわらず、知識には大きな隙間がある。太陽の磁極は11年周期の間に反転するが、科学者たちはその理由を確信していない。
太陽についてはまだ学ぶべきことがたくさんあるが、それを研究する時間が不足することはないだろう。太陽は100億年の寿命の中間にあり、今後50億年間は主系列星であり続ける。
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