「太陽磁場の逆転」は災害をもたらすのか？怖がらないで！

噂：「太陽の磁場が逆転しようとしている。地球に災難をもたらすのだろうか？」

インターネット上では、太陽の磁場が逆転し、太陽活動が活発化し、地球に直接影響を及ぼし、災害をもたらし、人々に混乱と不安を引き起こすと主張する人もいます。噂の分析: これは人騒がせです。
太陽の磁場の逆転は珍しいことではなく、11年に1回発生します。それは地球に何らかの「災害」をもたらすものではなく、私たちの日常生活に大きな影響を与えるものでもありません。太陽磁場の変化は衛星の運用や宇宙ミッションに一定の影響を及ぼしますが、その影響は太陽活動の増加だけによって引き起こされるわけではありません。

おそらくあなたはすでにこれを知っているでしょう、あるいはこの記事を読んで初めて知ったかもしれません。今後 1 ～ 2 年で、太陽の磁場は (再び) 逆転します。これに関して、多くの人が心配し始め、太陽の磁場の逆転が太陽活動の増加につながり、地球に壊滅的な災害をもたらすなどと誇張した主張をする人も出てきました。では、これは本当なのでしょうか？

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まず結論を述べます。太陽磁場が再び逆転しても地球と人類に終末は訪れませんが、太陽磁場の変化は確かに衛星や宇宙ミッションに何らかの影響を及ぼすでしょう。

なぜそう言うのでしょうか?

太陽磁場の逆転は目新しいことではない

「太陽磁場の逆転」という言葉は特に壮大な響きがあり、太陽は私たちの生活に深く関わっているため、誰もが自分の安全を心配するかもしれません。しかし、これを恐れる必要はありません。わずか 100 年という短い寿命という観点からしても、「太陽磁場の反転」は珍しい出来事ではないことが判明しました。太陽磁場は平均して約 11 年に 1 回反転します。磁北極は太陽の北半球から南半球へ、または南半球から北半球へ移動します。このようにして、22年ごとに完全な「ハイアールサイクル」（家電製品を作るハイアールではなく）が完成します。

この記事を理解できる友人は、基本的に少なくとも 1 回の太陽磁場の逆転、または少なくとも 1 回の 22 年周期のヘール現象を経験したことがあるはずです。今では誰もが無事であり（彼らのほとんどは、自分が経験した磁場の逆転の記憶はないだろうが...）、これは、この種の太陽活動が地球の表面に住む人々にとってはまったく大したことではなく、太陽の磁場の逆転が災害をもたらすという噂は自滅的であることを示すだけである。もちろん、太陽磁場の逆転が地球や人類に直接的に災害をもたらすことはないものの、一定の影響は引き起こすでしょう。ただし、その範囲は地球の大気圏外です。

太陽活動が低下しても大丈夫ですか？

太陽磁場の逆転は太陽活動のピークを示します。太陽活動が活発な年には、太陽黒点が頻繁に現れ、コロナ質量放出が頻繁に発生します。放出された質量が地球に衝突すると、低緯度オーロラを特徴とする磁気嵐が発生します。磁気嵐は通信障害、衛星の故障、熱による大気の膨張を引き起こし、極端な場合には停電につながる可能性があります。磁気嵐によってオーロラの発生頻度も高まります。

磁気嵐に関するニュースは皆さんすでにご存知でしょう。例えば、2024年の昨年は、太陽活動が活発だったため、中国北部でオーロラが頻繁に出現しました。 2022年には、マスク氏のスペースXのスターリンク衛星も磁気嵐による被害を受けた。しかし、これらの影響は依然として地球の大気圏外に限られています。

太陽活動は「ピークに登る」ことができるので、それは「山を下りる」にはまだ半分の道のりがあることを意味し、太陽活動も低下するでしょう。太陽活動が活発な年に比べると「平和で穏やかな時期」のように思えますが、実は太陽活動が低調な年の「寒冷の猛威」も警戒が必要です！太陽活動が活発な年や磁気嵐についてはすでに多くの内容を取り上げてきましたが、今回は太陽活動が低調な年の影響に焦点を当てます。

宇宙線が空隙を利用する

地球は太陽の惑星なので、常に太陽に「覆われて」います。太陽風は、星間空間に半径数百億キロメートルの巨大な泡を吹き出し、「太陽圏」と呼ばれます。最大の構造は太陽圏電流シートと呼ばれ、太陽とともに回転する磁場によって駆動される太陽風物質で構成され、星間空間からの宇宙線の流れを調節します。

太陽風は地球の磁場によって偏向されます。著作権のある画像です。複製は許可されていません。

宇宙線は主に陽子とアルファ粒子で構成されており、光速に近い速度で非常に高いエネルギーを持って飛行します。これらは、厚さ10～20cmのアルミニウム板（有人宇宙船の主材料）を貫通したり、超小型電子機器の論理状態を変更したりして、宇宙船の安全を脅かす可能性があります。国際宇宙ステーションでは、宇宙飛行士が受ける放射線の約80%は宇宙線から来ています。太陽活動が活発で磁場が逆転する年には、太陽圏電流シートが激しく変動し、太陽系への宇宙線の攻撃を阻止します。太陽活動が比較的穏やかで低い年には、宇宙線が浸透する可能性が高くなります。幸いなことに、地球の大気と磁場の保護により、一般の人々の日常生活への影響はほとんどありません。

下の図からわかるように、太陽活動が低い年は宇宙線が多い年です。我が国の有人月面着陸計画は2030年ですが、その年は太陽活動が低下する年となるため、宇宙線に対する予防策を強化する必要があります。その時までに、「ラッソ」のような宇宙線検出装置は、実りある観測成果を期待できるだろう。

コロナホールからの高エネルギー粒子

コロナとは太陽の大気の最外層を指し、温度は最大100万度、厚さは数百万キロメートルです。コロナには、周囲の領域よりもエネルギーとガスの密度が低い暗い領域がいくつかあります。穴のように見えるため、「コロナホール」と呼ばれます。帯電した太陽粒子は通常、太陽を取り囲む磁場に閉じ込められていますが、コロナホールが発生すると、粒子は通常の太陽風の2倍の速度でここから逃げ出します。太陽活動が活発な年には、コロナホールは太陽の両極の周囲に集中し、地球にほとんど影響を与えません。太陽活動が低い年には、太陽の赤道付近にコロナホールが現れ、太陽系の惑星の軌道面に向けて砲弾を向け、その大きさと数が増大します。

太陽活動が活発な時期に発生するコロナ質量放出ほど激しくはないものの、コロナホールは大きく、長期間存在し続ける可能性があります。太陽が自転するにつれ、コロナホールから放出される高エネルギー粒子流が約 27 日に 1 回地球を横切り、地球の外側の放射線帯 (地球から 13,000 ～ 60,000 キロメートル) に大量の荷電粒子を注入し、そこで運用されている衛星 (多くの航行衛星、気象衛星、通信衛星を含む) に損傷を与える可能性があります。

高傾斜衛星の静電気

低軌道で運用されている衛星も太陽活動の低下によって妨害されるが、興味深いことに、この妨害は太陽の積極的な攻撃ではなく、太陽の受動的な妨害によって引き起こされる。

軌道傾斜角の大きい低軌道衛星が地球の極付近を通過すると、地球の磁場の両端にある「漏斗」から流れ落ちる荷電粒子に遭遇することになる。これらの粒子内の電子は衛星上に蓄積されます。蓄積が一定レベルに達すると、静電放電が発生し、衛星の安全性が危険にさらされます。幸いなことに、低軌道衛星は電離層で動作しており、そこでは太陽の極端紫外線が地球の大気を電離させ、大量の自由電荷（正電荷と負電荷）を生成します。正電荷は衛星の表面に蓄積された電子を中和し、衛星の帯電効果を軽減することができます。

しかし、太陽活動が低い年には、極端紫外線の減少により電離層の電離度が低下し、正電荷の供給が追いつかなくなります。低軌道衛星への充電効果の脅威が大幅に増大することになります。 2012年に発表された12年間の長期研究によると、オーロラは太陽活動の年にはより頻繁に発生するものの、静電気の充電頻度は非常に低く、100ボルトを超える充電を伴う事象はほとんど発生しないことが判明しました。逆に、太陽活動が少ない年には、このような現象の発生頻度が大幅に増加し、最も活動量の多い月には40件近くの現象が発生し、最高電圧は2,000ボルトに達します。

中国の宇宙計画は月探査や火星探査といった野心的な目標の実現を含めて前進し続けており、今後数年間で中国は宇宙探査のペースを加速させるだろう。同時に、宇宙に進出する宇宙船が増えるにつれて、宇宙環境を軽視すべきではなくなります。太陽活動によって引き起こされる宇宙天気は複雑かつ変化しやすく、多い年と少ない年によってそれぞれ問題が生じます。宇宙ミッションの安全を守るためには、宇宙環境の日常的な監視と予測を強化する必要があります。

噂の鏡を見る

こうした噂の多くは天文現象を利用して捏造されており、大抵は事実を誇張し、パニックを引き起こし、センセーショナルな言葉を使って深刻な結果を誇張し、世間の注目を集めるという特徴があります。彼らは物事を文脈から外し、科学的現象を一方的に解釈することが多い。例えば、太陽の磁場の逆転の周期性と無害性を無視し、起こり得る悪影響だけを誇張しています。さらに、こうした噂は、科学に対する大衆の認知的偏見に迎合し、マクロ的な天文現象の未知に対する人々の恐怖心を利用して、一見合理的な憶測を作り出し、その伝染性を高めている。この点では、一見高尚な専門用語に騙されてはいけません。ちょっと検索してみると、噂は自滅的なものになるだろう。

参考文献

[1]https://www.space.com/sun-magnetic-field-flip-solar-maximum-2024

[2]https://www.researchgate.net/figure/Modulation-of-cosmic-ray-flux-at-Earth-by-the-solar-magnetic-cycle-The-top-panel-depicts_fig4_353010829

[3]https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2011JA016875

企画・制作

著者: 国立博物館、国家航天局などで作品が出版されている人気科学ライター、Qu Jiong。

レビュー |劉曦、北京天文館研究員、科学映画監督、作家