太陽 って どんな星？

  

太陽は、銀河系に約２０００億個あるといわれる星々の一個。
夜空にきらめく星たちも、見つめてみればわかります。
そう、一つ一つが輝いている太陽。
太陽がどんな星かを知ることは、宇宙に無数に散らばる星たちの正体に迫るということ。
さあ、ごいっしょに、太陽について考えながら、気軽な天文学散歩を楽しんでみましょう。

　

２０００年から２００１年にかけて、太陽活動のピークがおとずれます。肉眼でも見えるほど大きな黒点が発生したり、たくさんの黒点で太陽表面はにぎわっています。また、太陽の縁から立ち昇る炎・プロミネンスや、フレアという爆発現象が起こり、太陽という星がまさに生きているということを教えてくれます。
　今、一番熱い星・太陽。その驚くべき姿を見ていきましょう。

　　　　　　→パレットおおさきでとらえた最近の太陽の様子　「太陽アルバム」のページ　

　

・直径：約１３９万キロメートル

　　（地球が横に１０９個も並ぶ大きさ）

　　　　　木星の約１０倍
　　　　　地球と太陽の距離の１０８分の１
　　　　　

・体積：地球の１３０万倍
　　　　

・地球から見た大きさ：３１．９′
　　　　　平均視半径：９５９″.６４
これは、５０円玉の穴を、腕をいっぱいに伸ばしてみたときの大きさにほぼ相当します。

　

→　現在天文学への挑戦!?
　　　手軽にできる太陽直径のはかり方：
　「いきいき学園天文クラブ活動のページ」へ

質量：地球の３３万倍
　　１.９８９１×１０³⁰ｋｇ

　　（太陽系全体の９９．８％を占めるほどの重さ）

　

　

太陽は、太陽系の中でもとびきり大きな天体。太陽系全体の９９．８％を占め、すべての太陽系の天体の中心になっています。

約１億５千万�q
　　　（平均：１億４９５９万７８７０ｋｍ）

＊これを１天文単位（「１AU」）といい、太陽系の天体の距離の基準となります。

●光の速さで約８分半かかる距離
　　　（秒速299792ｋｍ）

○新幹線「やまびこ」で、６０年
○ジェット機で、１７年
○自転車で、５７０年
○歩いていったら、２０００年

●地球−太陽の距離は季節によってすこし変わる

地球は楕円軌道を描いているので、毎日少しずつ太陽との距離を変えています。

１月４日：１億４７０９万ｋｍ
　　　　　　　＜近日点＞
７月７日：１億５０８８万ｋｍ
　　　　　　　＜遠日点＞
　　　　　　　　　（２０００年のデータ）

　

地球は、太陽を中心とする半径１億５千万ｋｍの大きな円を、一年かけて、秒速３０ｋｍ＝時速１２万ｋｍでぐるぐるまわっています。

表面（光球）の温度：約６０００度（５７８０Ｋ）

黒点の部分の温度：約３８００度

太陽表面の黒いシミを「黒点」と呼びます。黒点は、何もない場所ではなく、まわりより少し温度が低いために明るさが弱いところです。太陽全体が見やすいように暗くするために、黒く見えるだけなのです。

中心の温度：約１６００万度

なぜ、こんなに熱いのかは、「太陽の輝きのヒミツってなに？」
を読んでくださいね。

　

　

　

地球から見たときの太陽の明るさは、マイナス２７等星。
その明るさは、１等星の実に１５６０億倍。
地球上から見える、最もまぶしく光るものとなります。

膨大なエネルギー
　１秒間に太陽が放出するエネルギーの量は、文明の始まり以来、人類が消費してきたエネルギーの総量より大きい、といわれています。

●太陽から放たれるエネルギーは
　　　３．８５×１０^２６ワット
　　　100ワット電球の385000000000000000000000000個分

●１秒間に１ｃｍ四方にあたるエネルギー（ただし地球の大気圏外）は
　　　１．９６カロリー　　（これを太陽定数といいます）

１分間に地球が太陽からうける熱と光のエネルギーは、ダンプカー４０００万台分の石炭をいっぺんに燃やした分とおなじ。
でも、太陽が四方八方に放つ全エネルギーの２２億分の１にすぎません。

まぶしい光に要注意！

　沈もうとする太陽や、薄雲に隠れている太陽でも、じっと見つめると、目がおかしくなります。太陽を肉眼で観察したい場合は、必ず専用のフィルターを準備しましょう。
　＜使用して良いもの＞
　　　○太陽観測用専用フィルター
　　　○露光・現像済み白黒フィルム

　＜使用していけないもの＞
　　　×露光・現像済みカラーフィルム
　　　×半透明の下敷き
　　　×サングラス

　また、左図のように、レンズは光を集めます。
　絶対に、双眼鏡や望遠鏡で直接太陽を見てはいけません。
　失明事故につながります。
　

　

　それは、核融合反応
　太陽の内側（核）では、大量の水素が核融合反応を起こしていて、中心温度は約１６００万度の高温、さらに２５００億気圧の高圧状態となっています。
　核融合反応というのは、４個の水素原子が衝突を起こし１個のヘリウムに変わる反応のことです。
　この反応により、太陽は１秒間に約４３０万トンも体重を減らしています。しかし、それはなくなったわけではなく、３８億６０００万メガワットの１兆倍、水素爆弾数万個分という、ものすごいエネルギーに変化しています。
太陽は、自然の原子炉、天然の原子核融合炉です。

　しかし、この核融合反応で作られたエネルギーは、すぐに私たちの目に見えるわけではありません。核で作られたエネルギーは、核や放射層という圧力が非常に高い部分でじわじわと伝わっていき、対流層で、浮かんだり沈んだりを繰り返しながら、約１００万年（最近の研究では１７万年）もかかって、やっと光として表面に出てくるといわれています。

　

約４６億歳
　といっても、太陽ほどの星の寿命は１００億歳とされていますので、人間の年齢に直すと、働き盛りの４０歳くらいと考えていいでしょう。

　太陽は、星のお母さんともいうべき水素などの星間ガスがあつまってできた天体です。

　水素は、宇宙で最も多く存在するガスで、いまも星空のあちこちに広がっています。右の写真は、はくちょう座付近を特殊なフィルムとフィルターで撮ったもので、水素のガス星雲がたくさん写っています。

　　さて、今から４６億年前、太陽の近くで、一つの星が超新星爆発を起こし死んでいきました。その時の波動で、水素ガスが揺れ動き、濃い部分が自分の重力でさらにまわりのガスを集め、巨大なガス雲として成長して、太陽になったと考えられています。
　なお、太陽系には鉄や重い金属などがたくさんあることから、太陽は、超新星爆発を起こして死んだ星の、生まれ変わり（の生まれ変わり？）であるとされています。

　太陽がガスの集まりであることは、上の写真で、太陽の縁の部分が少しずつ暗くなっている様子からもわかります。

　太陽全体で見ると、９２％が水素、７％がヘリウム。残りの１％未満が、炭素・酸素・鉄などとなっています。

　

星空の中の水素ガス雲（はくちょう座付近）

　

●まぶしい太陽も、星々の中では？

太陽の絶対等級は４．８等
　絶対等級とは、１０パーセク（３２．６光年）離れてみたと仮定した際の星の明るさで、他の星と比較するのに役立つ明るさのモノサシです。

「パーセク」とは....
地球は太陽を中心に、半径１億５千万ｋｍの大円を１年かけて回っています（公転）。これにより、星の見える位置は、微妙にズレることになります。
このとき、角度の１秒（１度の３６００分の１）のズレとなるのが、3.26光年の距離。これを「１パーセク」とし、「光年」とともに、恒星など遠い天体の距離の単位とします。

　太陽の絶対等級が４．８等ということは、太陽を３２．６光年離れて見れば、４．８等にしか見えないということ。夜空で見る４．８等なんて、けっこう暗い星ですよね。

　ちなみに、１５光年以内には、太陽を含め４６個の星があるとされていますが、その中での明るさをくらべると。
　　　　　　第１位：おおいぬ座のシリウス。絶対等級で１．４。
　　　　　　第２位：こいぬ座のプロキオン。２．６等。
　　　　　　第３位：ケンタウルス座α星。４．４等
　　　　　　第４位：太陽。４．８等
ということになります。
太陽は、４６個中４位ですから、おお、大したもんだと思うかもしれません。

しかし、七夕の彦星（わし座のアルタイル）は絶対等級で２．２等。織り姫星（こと座のベガ）は０．５等。そのほかにも、太陽より大きな星は多く、宇宙の中での太陽は、けっして特別な星ではないのです。

　

太陽と明るさ・色・大きさが「うりふたつ」の星
日本からは見えませんが、南天の星座ケンタウルス座のアルファケンタウリがあげられます。
この星は、太陽から４．４光年の距離にあり、最も近い星（実際にはこの星の伴星で１１等のプロキシマのほうが近い）として有名ですが、おりひめ星・ベガと同じくらいのちょっと明るい星にしかみえないのです。

　

　

　

赤くて大きな星になり、最後はガスを吹き出し、白色わい星という小さな星となって一生を終えます

　太陽の１０倍ほどの大きな星になると、最期には、超新星爆発という大爆発を起こし、その一生を終えますが、太陽は......いったいどんなふうになってしまうのでしょうか？

�@まず、今のペースで１秒間に約４３０万トンも水素を消費していくと、やがて、水素が減ってヘリウムが中心部で１０％を越えるようになります。
�Aヘリウムが多くなると、中心部は数千万度まであがり、水素核融合反応も激しく進み、今より５０倍ほどの大きな星となり、明るさも２０００倍ほどに増します。
�Bさらに、ヘリウムが全体の半分にもなると、中心核でヘリウム反応が始まり、星の構造は一気に変化し、やがて大きさは現在の数百倍、明るさは現在の約１万倍にたっします。その大きさは地球を飲み込むほどで、すべてを焼き尽くされた地球も一生を終えます。
�Cその後、太陽は、不安定な赤い「変光星」となり、外側のガスを放出していく。ヘリウム反応がすべておわると、こんどは炭素がエネルギーの新しい源にならない限り、最期には暗く小さな「白色わい星」となってしまいます。

でも、心配無用！　�@の状態になるまで４０億年。�Cまで５０億年後の話ですから。

�@中心核（ちゅうしんかく）
　　　　　　　　エネルギーの生まれるところ。
　約１６００万度。密度は約１６０ｇ/cm³。
核融合反応で生まれたエネルギーは、初めは波長の短いγ（ガンマ）線のかたちで放出。

�A放射層（ふくしゃそう）
　　　　　　　エネルギーが変換されるところ。
　輻射層ともよばれる。
　中心核周囲のガスはプラズマ状態で、γ線の衝突をうけてそのエネルギーをいったん吸収するが、再び、Ｘ線や紫外線などの次第に波長の長い電磁波として放出される。
　そして、さらに周囲のガス中の原子と衝突していって、より波長の長い光や熱などのエネルギーに変換されていく。

�B対流層（たいりゅそう）
　　　　　　　エネルギーが運ばれるところ
　表面から約１０万ｋｍ。次第に圧力や温度が低下し、原子は電子を捕らえて電気的に中性となるので、電磁波を捕らえやすくなる。また、高い温度のガスは上に上がり、低い温度のガスは沈みながら、徐々にエネルギーが表面へと伝わっていく。

�C光球（こうきゅう）
　　　　　　　エネルギーの生まれるところ
　いわゆる太陽の表面である。しかし、太陽はガスの集まりであるので、境界はない。温度は約６０００度。深さは約３００ｋｍとされる。ここでは、黒点や白斑などの現象がみられる。

　

�D彩層（さいそう）
　　　　　　　　太陽の大気
光球面とコロナの間にある１５００ｋｍほどの薄い層。光球面より温度はやや高く、密度は低い部分。

　

�Eコロナ
　　　　　　　太陽の外層大気
太陽の外層をとりまく、温度が非常に高く、また密度の薄い電離したガス。

太陽投影盤や、安全が保証されたフィルターを使って太陽の表面をみると、黒点が見られることでしょう。この黒点が見えるのが、太陽の表面「光球」です。ここでは、黒点のほか、白斑、粒状斑などの現象も見られます。

　

太陽の黒いシミが黒点。
黒点は、何にもない場所ではありません。まわりより温度の低いところ。表面はだいたい６０００度ですが、黒点は３８００度。光が弱いぶん、黒く見えるのです。

大きな黒点をよくみると、黒点のまわりが薄暗くなっていることがあります。これを「半暗部」といいます。
また、黒点のすぐそばに、やや明るく白く光る部分が見られることがあります。これは「白斑」です。
さらに、大気の状態がよいと、光球面のいたるところに、砂粒を巻いたような細かな模様・「粒状斑」がみられます。

　

　

黒点のできるわけ

太陽も地球と同じように自転してます。しかし、太陽はガスの固まりですので場所によって回る速さが異なります。中央の赤道付近では、約２５日で一回転。太陽の北極や南極のあたりだと一回転に３６日もかかります。
　すなわち、太陽はねじれながら回っているわけです。これが黒点ができる原因！

　太陽も、地球と同様に、内部は密度が高くて回転しているので、自転車のダイナモの原理で、大きな磁石の力が対流層で作られます。

　ところが、場所によって回転の速さがちがうために、磁力の線つまり磁力線も、ねじれていきます。ねじれて、巻き付いた磁力線は、どんどんゆがめられ、地球の磁力の３０００倍以上に強まりながら表面近くに近づき、その一部が太陽の表面、つまり光球を突き抜けてくるんです。

　表面近くにまでやってきた磁力線は、熱が内部、つまり対流層から伝わってくるのをじゃまします。つまり、熱の伝わりがじゃまされ、熱が下がり、黒点となります。　

　太陽の活動が活発になればなるほど、太陽の磁力もつよまって、大きな黒点が見えたり、黒点の数が増えるわけです。

　

　

　

　

　

２０００年は、太陽活動のピークにあたる年

太陽は、約１１年周期で活動が弱まったり、活発なったりを繰り返しています。今年は、１９８９年以来１１年ぶりの活動のピーク（太陽極大期）をむかえ、黒点数の増加や大黒点の出現、その他さまざまな太陽現象が活発になることが予想されています。
　いまのところ、急激な活動の活発化はまだ見られていませんが、今年から来年にかけてピークがきそうです。

　

　

　

　

　

　彩層は、光球面とコロナの間にある１５００ｋｍほどの薄い層。光球面より温度はやや高く、密度は低い部分です。

　

　

　

　

　

パレットおおさきには、水素の燃えて輝く光・Ｈα（アルファ）光だけを取り出して見る特殊な観測装置があります

これを使うと、彩層の様子が見えてきます。太陽が激しく活動する様子がよくわかります　

　

Ｈα光で太陽の様子を詳しく観察すると、黒点のほかに、白くぶつぶつと見えるところや、黒い筋などが見えてきます。

　彩層では、場所によって温度がちがうために、明暗のまだらがみえます。この白く明るい斑紋を「羊斑」とよび、黒点の近くなど太陽活動の活発な部分で明るく光る羊斑を「プラージュ」とよびます。

　まれに、黒点やプラージュの近くが急激に光を増し、フレアとなることがあります。

　

　

写真：１９９９年１２月２５日の黒点群

プロミネンス（紅炎）は、太陽面から外に高く吹き出すガスの突出で、炎のような形、アーチ型、竜巻型などさまざまな形をしています。また、短時間で出現・成長・衰退・消滅する変化の激しいものや、数日間も静止しているものなど、さまざまです。
その形や運動は、光球上の黒点群から来る磁力に影響されています。温度やガスの密度は、彩層にほぼ同じです。

激しく変化するプロミネンス

　　

写真左：Ｈα光で見た光球（太陽表面）
中央：プロミネンス
右：４時１６分（日本時間１３時１６分）から約２時間のプロミネンスの変化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（写真をクリックすると大きな画像が見られます）

　

　コロナは、太陽の外層をとりまく密度の薄いガスです。コロナ中の原子は電離しているので、コロナの大気はプラズマの状態となっています。

注：プラズマ：高温のガスの中の分子が、プラスの電気を帯びた原子核と、マイナスの電気を帯びた電子に分かれている状態。蛍光灯の中はプラズマの状態となっている。

コロナからは、電波・Ｘ線・紫外線が放たれています。

また、コロナは、温度が非常に高く、約２００万度にもなっています。

　

　

　普段は、太陽表面の強烈なによって見ることはできませんが、皆既日食の時には、その大変美しい姿をみることができます。
　また、コロナの形は、太陽活動の極大期には円に近く、極小期に赤道方向に伸びた形になります。

写真：　　　　　　　　　　　　　　　　
１９９９年８月１１日の皆既日食
殿村泰弘氏撮影、観測地：ブカレスト

青く広がるのがコロナで、赤い部分はプロミネンス

　太陽風は、コロナの中で高速で飛び回るイオンや電子が、太陽の引力を振り切り、惑星空間へ飛び出すプラズマの流れです。
ようこうなどのＸ線望遠鏡でみると、コロナの中に、コロナホールという暗い領域が見えることがあり、ここから、強い太陽風が吹き出します。

　

太陽に近づいて長くたなびく彗（すい）星の尾の方向は、太陽からの光の圧力だけでなく、太陽風にもよります。
彗星を観測することは、惑星空間での見えない太陽風を観測することにつながります。

　

デビコ彗星のイオンテイルの変化
　　　　　　１時間３０分で、レイ（流線）が尾の中心方向に収縮いくようすがわかる。

　　　　　　　　

              

　

★　彗星のことを詳しく知るには　→　（「彗星を観測しよう」−彗星ってどんな星？）をみる。

　

　

　フレア（閃光）は、太陽のコロナの一部分で、突発的に多量のエネルギーが放出される爆発現象です。
　フレアによって、フレアがおこった部分の温度は数千万度近くまで上昇することが知られており、、また光の速度近くまで加速された電子ビーム、強い衝撃波などが発生します。
　フレアは、多いときには１日に数回も発生することがあり、太陽活動が活発化するにしたがい、しばしばみられる。
　フレアによって、強いＸ線が発生しますが、これが地球の電離層を乱してデリンジャー現象をおこします。また、１日〜数日後に飛来する電子や陽子は地磁気を乱して地磁気嵐やオーロラを発生させることがあります。
　フレアは、Ｈα光など限られた波長でしか見られませんが、太陽が非常に活発な時などには、まれに白色光でも非常に明るい斑点として観測されることがあります。これを白色光フレアといいますが、大変珍しい現象です。

　

パレットおおさきで捕らえたフレア（２０００年２月１２日）

フレアは、放出されるＸ線の強さによってＡ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｘの５段階、
Ｈαで見た際の明るさはＳ・１・２・３の順で大きさを示し、ｆ・ｎ・ｂの三段階の添字を付ける。
上のフレアは、Ｍ１．７/１ｎクラスの中規模フレアだった。

→パレットおおさき太陽アルバム（太陽フレアの画像など）
→かわべ天文公園の太陽画像集（フレアが多数とらえられています）
→平磯宇宙環境センターフレアリスト

太陽の正体・しくみなどについてわかりやすく解説された日本語のホームページをご紹介します。

ナインプラネッツ・太陽(The Sun) 

日本天文学会・天文用語集「太陽」

太陽 − わたしたちから最も近い星　（1997年 国立天文台理論天文学研究系 一般公開日ポスター展示作品）

文部省宇宙科学研究所ようこうホームページ　「太陽コロナとは」　「太陽フレアとは」　

ＮＡＳＤＡ　スペース百科太陽系　「太陽」

アストロアーツ・基礎知識−太陽

神戸山手学園講義資料「太陽」

マルチメディア天文教育用ソフト宇宙スペクトル博物館「太陽」

現在たくさんの天文台や人工衛星が、常時太陽を見つめ続けています。ここでは、インターネットで太陽の情報を発信しているおすすめサイトをご紹介します。

　

仙台市天文台の屋上には２０ｃｍ太陽望遠鏡（ヘリオスタット）があり、休館・夜間・悪天候時を除いて太陽画像を１時間間隔で提供しています。

→見る

横浜こども科学館屋上に設置されたドームの6.5ｃｍ望遠鏡がとらえた、通常の光（可視光）と水素ガスの出す特定の光（Ｈα光）の２種類の太陽像を１０分間隔で提供しています。

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国立天文台・太陽物理学分野のＨαフレアパトロール、太陽フレア望遠鏡による５分間隔のＨα太陽画像の提供。

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平磯宇宙環境センターでは、今日の太陽面、フレアリスト、太陽活動の予報などを提供しています。

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電波で見た太陽の姿。動画もあります。

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文部省宇宙科学研究所が、太陽コロナや太陽フレアの監視を目的に打ち上げた科学衛星です。高度５００〜８００ｋｍの宇宙空間からＸ線等を等して太陽を見つめています。

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ＮＡＳＡ（アメリカ航空宇宙局）とＥＳＡ（ヨーロッパ宇宙機構）が共同で打ち上げた太陽・太陽圏観測衛星です。地球から太陽へ１５０万ｋｍの地点から、紫外線・可視光・Ｘ線、。

→見る　　　　　→　この画像についての説明を読む（ただし英語）

ＮＡＳＡのSolar Data Analysis Center(SDAC)には、ＳＯＨＯやようこうなどが捕らえた、さまざまな太陽画像がアーカイブされています。

→見る

太陽からのＸ線は、フレアの発生と共に増加します。ここでは、人工衛星GOESによるリアルタイムのＸ線強度をみることができます。

→　１分ごとのＸ線強度　５分ごとのＸ線強度