地球の熱波の原因は太陽ですか？

終わったばかりの夏、世界各地で熱波が襲い、私の国でもいくつかの州が非常に暑かったです。ご存知のとおり、地球の光と熱は太陽から来ています。太陽活動がますます激しくなるにつれて、太陽​​フレアもますます頻繁に発生するようになります。では、私たちを焼け焦がしている最近の熱波の原因は太陽なのでしょうか？太陽活動は宇宙船にどのような影響を与えますか?宇宙飛行士と地上研究者はどのように対応すべきでしょうか?

熱波は太陽のせい

フィルターを装備した望遠鏡を使って太陽を観察すると、太陽の表面に黒い点が現れることがあります。これらは太陽黒点であり、太陽の強い磁場が集中している領域です。太陽黒点が存在する場所の磁場の強さは、地球の磁場の約数千倍であると推定されています。

黒点

太陽黒点の数は太陽活動のレベルを示す指標です。太陽表面の黒点の数が増えるほど、太陽表面の磁場構造は複雑になり、太陽嵐が発生する可能性が高まります。

19 世紀半ば、天文学者は太陽黒点の数の変化パターンを発見しました。11 年周期で、太陽黒点の数は最初は増加し、その後徐々に減少し、最終的に周期の初めのレベルに戻ります。天文学者は歴史的データに基づいて、1755年を最初の太陽活動サイクルの開始年と定めました。

もちろん、太陽の活動周期は厳密に 11 年ではなく、少し長かったり短かったりすることもあります。たとえば、1996 年 8 月から 2008 年 12 月まで続いた太陽活動周期 23 は 12.3 年続きましたが、その前の太陽活動周期 22 はわずか 9.9 年でした。

現在、太陽活動は第25周期の上昇期にあります。2019年頃の「静穏」の後、太陽は再び活発になり、太陽表面に黒点が「集団」で現れ始めています。

しかし、これは地球の最近の熱波の原因が太陽にあるということを意味するものではありません。

実際、太陽から放射される可視光線と赤外線の電磁波が運ぶエネルギーはすべて電磁放射の範疇に属し、出力は非常に安定しているため、日光浴中に突然「爆発」する心配はありません。地球の近くで人間が行った長期測定により、太陽活動の「ピーク」と「谷」における太陽放射パワーの差はわずか約 0.1% であることがわかっています。

太陽活動がピークを迎えると、太陽フレアやコロナ質量放出などの現象が頻繁に発生し、極端紫外線やX線帯域の放射が著しく増大しますが、太陽放射エネルギーの大部分は可視光や赤外線などの比較的安定したエネルギー帯域によって運ばれ、太陽活動の変化によって基本的に大きく変化することはありません。したがって、地球上の最近の異常気象の原因は、依然として地球の大気圏内に求める必要がある。

地球に向かって放たれた3本の「矢」

地球の熱波の原因は太陽にあるわけではないが、太陽の爆発は他の形で人間の活動に影響を及ぼす可能性がある。

太陽黒点の上には複雑な磁場構造があります。磁場は、射手が弓の弦を締めるように、太陽の光球の動きの影響を受けて継続的にエネルギーを蓄積します。エネルギーが一定レベルまで蓄積されると、突如解放され、太陽フレアやコロナ質量放出を形成し、太陽表面の大量の物質とエネルギーを矢のように宇宙空間に発射します。

具体的には、激しい太陽の爆発により、3 本の「矢」が宇宙に放たれることになります。

最初の「矢」は光速で飛ぶ強力な電磁波であり、太陽嵐の発生から8分後に地球に衝突し、地球の電離層と中層・上層大気に異常な変化を引き起こす可能性がある。

2番目の「矢」は、太陽フレアによって生成された高エネルギー荷電粒子であり、太陽嵐の発生から数十分後に地球に衝突する可能性があります。これらに含まれるエネルギーは、宇宙船の保護層を貫通し、宇宙船の電子部品の正常な動作を妨げるほどのものです。

3番目の「矢」はより遅い速度で飛び、地球に1〜4日間の「呼吸時間」を与え、その後にコロナ物質とそれが運ぶコロナ磁場が秒速数千キロメートルで飛んでいった。これらの物質の個々の粒子のエネルギーは2番目の「矢印」ほど強くはありませんが、それらが運ぶコロナ磁場は、地球の磁気圏の上部に「接続」し、地球の「鎧」を開き、地球の磁場に物質とエネルギーを継続的に入力して、地球全体の磁場の激しい乱れ、つまり磁気嵐を引き起こす「鍵」のようなものだということを知っておく必要があります。

2003年10月から11月にかけての超太陽嵐の際、日本の地球観測衛星ADEOS-2は地上との通信が途絶え、廃棄された。さらに遠く離れた火星探査機「マーズ・オデッセイ」の科学搭載物も予期せず動作を停止し、復旧できなかった。その後の調査で、これらの事故を引き起こした「犯人」は太陽嵐によって生成された高エネルギー粒子であることが判明した。

高エネルギーの荷電粒子が電子機器に衝突すると、機器内の情報が変更され、誤作動を引き起こし、宇宙船のあらゆる動きを制御するコンピューターがクラッシュしたり、完全に破壊されたりする可能性がある。そのため、宇宙船を設計する際には、耐放射線性や電磁防護などの指標を厳密に確保する必要があります。

「フライングマスターズ」は注意

宇宙船や宇宙ステーションなどの宇宙船の特殊加工された防護殻と比較すると、宇宙飛行士は船外活動時に船外宇宙服を着用するだけであり、その防護対策は限られています。宇宙飛行士が天気予報を確認せず、宇宙天気が悪いときに宇宙船の外を歩くことを選択した場合、身体は激しい放射線「ショック」にさらされ、負傷したり、生命を脅かす状態に陥ったりする可能性があります。

したがって、低軌道上の宇宙飛行士は、船外活動を行う時間を選ぶ際に、地球が太陽嵐の影響を大きく受ける時期を避けなければなりません。極めて強い太陽嵐が予想される場合、宇宙ステーションの宇宙飛行士は避難のため、より保護された客室に移動しなければならない可能性がある。

しかし、宇宙飛行士たちは頑丈な宇宙ステーションの中で安心して休むことはできません。小さな天体からの無数の衝突により宇宙ステーションの保護シェルが破壊される可能性があり、また不注意による放射線が宇宙ステーションの内部を脅かす可能性もあります。宇宙飛行士は宇宙に飛ぶ前に緊急時の計画を準備しなければなりません。

ご存知のとおり、地球の大気の密度は高度が上がるにつれて急速に減少します。低軌道の高度数百キロメートルでは、大気はすでにかなり薄くなっています。しかし、高速宇宙船の場合、ここでの大気抵抗は依然として無視できず、太陽からの強力な電磁放射と地磁気嵐により、軌道上の大気密度が増加することは言うまでもありません。

1973年、米国初の宇宙ステーション「スカイラブ」が宇宙で運用を開始したとき、科学者たちはそれが軌道上で10年間運用されると予想していた。しかし、太陽活動が予想以上に強かったため、スカイラブは予想以上の抵抗に遭遇し、軌道は下がり続け、最終的には1979年7月に地球の大気圏に落下し、予定より早くミッションを終えました。

スカイラブ

つまり、最近多くの場所で起こっている異常な暑さは太陽活動の増加によるものではなく、太陽活動によって引き起こされる宇宙天気の変化が航空宇宙技術システムや日常生活の多くの側面に大きな影響を与えることになるのです。それは人々の注意、研究、そして適切な予防措置に値する。