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Oct 28, 2023

今後の太陽活動極大期は空をオーロラで染める

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太陽がオーロラを作る仕組みとその見方。

通常、オーロラを見たい場合は、グレート ホワイト ノースの凍った風景を勇敢に歩かなければなりません。 どの日でも、オーロラは極の周りの比較的小さな楕円形の中に見え、それ以外の場所には見えません。 極北と極南の凍てつく環境は住みにくい場所です。 これらは、自然そのものとの数週間にわたる戦いを計画するような場所です。たとえば、USA の「Race to Survive: Alaska」では、2 人からなる 8 つのチームが互いに、そしてアラスカの風景と対戦します。

優勝チームには 50 万ドルの賞金が与えられますが、地球上で最も快適ではない場所で生活している人々には、地球上で最も輝かしいライトショーの 1 つが与えられます。

太陽は非常に高温で高圧のガスの巨大な球です。 私たちのほとんどはそれを知っていますが、それが何を意味するかについて考えることに多くの時間を費やしません。 太陽もまた、驚くほど、気が遠くなるような大きさです。 太陽系の全質量の 99% 以上が太陽内に含まれています。 あなたや私、地球全体、火星、木星、そして太陽系の他のすべてのものは、わずかな残りで構成されています。

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数万個の惑星に相当するその質量はすべて、直径 865,000 マイルの球体に押しつぶされています。 これにより、太陽の物質が中心に向かって引っ張られる大きな重力が発生します。 コア内の圧力により水素原子が融合し、激しい熱と外側への圧力が発生します。 これらの力、つまり内部の重力と外部への核融合の圧力が組み合わさった影響により、帯電した高温のプラズマが沸騰する火の海のように動き回ります。

プラズマの流れは互いに絡み合い、強力な磁場を生成し、すべてが混ざり合います。 時間が経つにつれて、太陽​​の磁場の相互作用によって太陽活動が増加し、科学者が太陽極大期と呼ぶ時期に達します。 その後、太陽の磁場全体が反転し、太陽はしばらくの間静まり、その後再び磁場が増加します。 太陽の太陽周期は 11 年にわたって続き、太陽活動のピークと谷が特徴です。

私たちはその太陽活動を主に観測される黒点の増加を通じて経験します。 太陽活動が活発化すると、特に強い磁場によって太陽の熱の一部が地表の下に埋もれ続けます。 その結果、太陽の顔の一部は周囲の領域よりも低温になり（それでも華氏約6,500度の超高温です）、黒い斑点として見えます。 しかし、磁力線が黒点の近くでもつれると、磁力線が解けて、帯電したプラズマが太陽フレアとして宇宙に飛ばされることがあります。

現在の周期である太陽周期 25 は、2019 年 12 月に太陽極小期を迎えましたが、そのときの太陽黒点の平均数は 13 か月間でわずか 1.8 個でした。 今後数年のうちに太陽活動極大に達すると、以前の周期との比較に基づいて、黒点の数は平均 115 個以上になると推定されています。

新しい太陽周期が発生するたびに、科学者は太陽の挙動の正確なモデルを構築するためのより多くの情報を得ることができます。 しかし、これらのサイクルは長期間にわたって続きます。 科学者はキャリア全体を費やしてそれらを研究しても、ほんの一握りしか見られない可能性があります。 私たちは何世紀にもわたって太陽周期を追跡してきましたが、本に載っているのはそのうちの 24 件だけです。つまり、必然的に不完全なデータを扱っていることになります。

特定の太陽周期のタイムラインと強さを予測する従来の方法は、太陽極小期間の日付と期間を調べることでした。 過去 4 つの太陽周期は歴史的な平均よりも弱く、科学者らは、太陽周期 25 は前の周期よりも強いものの、それでも平均よりは弱いと予測しています。 科学者らはまた、太陽極大期が 2025 年 7 月に起こると予測しています。

ただし、競合するモデルは別の指標を使用して予測を行っており、別の結論に達しています。 NASA と国立大気研究センターの研究者らは、前の周期の磁場が完全に消滅する瞬間に基づいて太陽周期活動を予測する新しい方法を開発しました。 その瞬間はターミネーターとして知られており、太陽極小期の数か月または数年後、その後の太陽周期中に発生する可能性があります。 「Frontiers in Astronomy and Space Science」誌に掲載された彼らの発見は、ターミネーターからターミネーターまでのサイクルの長さと次のサイクルの強度との間に関係があることを示唆しています。

これまでのところ、彼らのモデルは他のモデルよりも現実とより正確に一致しています。 この傾向が続けば、早ければ2024年末に太陽活動極大が見られ、平均黒点数は185個に達し、歴史的平均を上回る可能性がある。

プラズマで満たされた癇癪を惑星の大気に向けて投げる、過剰に活動的な星を手に入れたら、オーロラのレシピが手に入ります。 太陽からの帯電物質が地球に接触すると、そのほとんどは地球自体の磁場のおかげで跳ね返されます。 しかし、極地では磁場が最も弱く、太陽フレアが大気への通り道を与えてしまいます。

そのすべてのエネルギーとプラズマが大気中の冷たいガスに当たると、太陽光発電のスペースレイブのように点灯します。 オーロラは両極で見られ、南半球で発生するとオーロラ・オーストラリスと呼ばれます。 さらに、両方のオーロラはお互いの鏡像のように見え、地球の反対側で同時に発生します。

あなたが目にする可能性が高い最も一般的な色は、ほのかな緑とピンクで、これは太陽エネルギーが約90マイル上空で酸素と相互作用した結果です。 かなり上空にある酸素は赤色に光ることがありますが、窒素は青色または紫色の色合いを放ちます。

個々の太陽フレアとそれに関連するオーロラを予測することは困難な取り組みであり、科学は発展途上です。 NOAA の宇宙天気予報センターは、オーロラが発生しそうになったら約 1 時間前に通知しますが、それより早くオーロラが発生するのを実際に確認することはできません。 地球の L1 ラグランジュ ポイントにある宇宙機器のおかげで、彼らはそれだけの警告しか与えることができません。

もちろん、太陽フレアからの光は光の速度で伝わるため、予測することはできません。 私たちがそれを見たとき、それはすでにここにあります。 たとえ太陽のすぐ隣に観測ポストを設置したとしても、メッセージは光の速度でしか送信できず、光そのものよりも早く到達することはできません。 ただし、太陽風と荷電粒子はもう少しゆっくりと、秒速 500 ～ 800 キロメートルでゆっくりと移動します。 太陽風が L1 に到達すると、到達するまでに 30 ～ 90 分かかります。 現時点では、それが私たちにできる最善のことです。

太陽の一貫した太陽周期のおかげで、傾向を予測するのが少し簡単になります。 今後の太陽極大期に近づくにつれて、黒点、太陽フレア、オーロラの数が増加します。 そして、その激しさも同様に増加する可能性があります。 フレアがより強いということは、荷電粒子が磁力線に沿ってさらに遠くまで移動し、より赤道付近の緯度で空を照らすことができることを意味します。

1859 年の太陽嵐の間、オーロラはハワイの南にまで到達したと報告されており、最近の歴史の記憶では、サザン ライトが赤道にさらに近づいたという証拠がいくつかあります。 今後の太陽極大期に光を捉えたい場合は、暗い場所と晴れた空を見つけて、宇宙天気予報に注意を払う必要があります。 彼らがいつ来るのかは正確にはわかりませんが、間違いなく来ることはわかっています。

オーロラを予測することはできませんが、テレビのスケジュールを予測することはできます。 Race to Survive: Alaska の新しいエピソードは、米国で毎週月曜日の午前 11 時 10 分に放送されます。