見て！太陽も「描いている」？停電も発生しました！

先日、ネイチャー誌が2023年のベスト科学写真を発表した。その中でも、2023年天文学写真家オブ・ザ・イヤーの「私たちの太陽」部門賞を受賞した作品、巨大な「蛇のような太陽フィラメント」を写した写真は特に目を引く。ネット上では口角に「シワ」があるという人がよくいます。太陽にも「線」はあるのでしょうか？ 「サンシルク」とはいったい何でしょうか？

蛇のような太陽のフィラメント。写真提供者: Eduardo Schaberger Poupeau

01ソーラーシルクとは一体何ですか？

「サンシルク」という言葉はあまり聞きませんが、それはいったい何なのでしょうか?最近発見された新しいガジェットでしょうか?

新しいことではありませんが、太陽フィラメントは実際には太陽のプロミネンスです。しかし、海外では、太陽プロミネンスは「フィラメント」という別の珍しい名前で呼ばれており、これは「フィラメント、糸状物、糸状の物体」を意味します。

したがって、諸外国が太陽のプロミネンスについて報道する際に、「太陽プロミネンス」ではなく「太陽フィラメント」と表記する場合は、「フィラメント」はフィラメントを指します。 「Solar filament」を文字通り翻訳すると、「solar filament」または「solar filament」になります。

太陽のプロミネンス。 NASAからの画像。

上記は、同じことを異なる名前で説明しただけです。しかし本質的には、太陽フィラメントはプロミネンスであり、プロミネンスは太陽フィラメントです。しかし、それを太陽プロミネンスと呼ぶ場合と、太陽フィラメントと呼ぶ場合とでは違いがあります。

プロミネンスは、太陽の表面から外側に広がる大きなプラズマと磁場の構造で、通常はリング状で、コロナに向かって広がることもあります。コロナは太陽の大気の最外層であり、コロナの内部は彩層と光球に分かれています。

コロナは非常に高温のプラズマで構成されていますが、プロミネンスにはそれよりはるかに低温のプラズマが含まれています。したがって、太陽の表面を背景にプロミネンスを撮影すると、プロミネンスは通常、より暗いフィラメントであることがわかります。

太陽プロミネンス、画像提供：Visual China

しかし、プロミネンスを明るい太陽の円盤ではなく、宇宙の暗い背景の横から見ると、はるかに明るくなります。

極端紫外線望遠鏡を使用して観測された太陽のプロミネンス。画像提供：マウナロア太陽観測所

上の写真の下のボックスは太陽のプロミネンスのクローズアップです。この太陽のプロミネンスは実際には全体です。違いは、左側の部分は太陽の表面を背景にしているため黒く見えるのに対し、太陽プロミネンスの右側の部分は暗い空間を背景にしているため非常に明るく見えることです。

この時点で、名前は分岐し始めました。

太陽表面を背景とする場合、このときの太陽プロミネンスは通常、太陽フィラメント（太陽のフィラメント）と呼ばれます。暗い空間を背景にすると「太陽の隆起」と呼ばれ、文字通り「太陽の隆起」を意味し、中国語では「太陽隆起」と翻訳されます。古代中国の「珥」という字には、真珠や玉のイヤリング、太陽と月の両側にある光輪の意味があり、とてもふさわしい言葉であると言えます。

画像提供：国立大気研究センター

上の写真で、左右の矢印で指している場所は、構造が同じなので中国では一般的にプロミネンスと呼ばれています。学術界によっては、背景の違いにより異なる名前が付けられている場合もあります。

つまり、太陽のフィラメントは実際にはプロミネンスなのです。

この時点で、多くの読者は疑問を持つかもしれません。この記事の冒頭にある蛇のような形の太陽フィラメントの写真は、暗い線ではなく、明るい線です。これはなぜでしょうか?考えられる理由は、作者が撮影時に何らかの技術的手段を使用し、後処理で画像を強調するために何らかの画像処理を行ったためです。

02太陽プロミネンスの「不機嫌な男」：爆発的な太陽プロミネンス

太陽のプロミネンスは通常、人間にほとんど影響を与えませんが、その中の「噴出性プロミネンス」は「コロナ質量放出」を引き起こす可能性があるため、人間には影響がありません。統計によると、爆発性プロミネンスの約 70% はコロナ質量放出に関連しています。

白色光コロナグラフを使用して撮影された「コロナ質量放出」、画像出典: Wikipedia、欧州宇宙機関

磁力線を運ぶ巨大なプラズマガスが太陽から急速に放出されるプロセスは、「コロナ質量放出」と呼ばれます。

プラズマは、毎秒数十キロメートルから毎秒 1,000 キロメートルを超える非常に高速で噴出されます。

このような高速かつ大量のプラズマ放出は、いくつかの極端なケースでは必然的に地球の磁場に影響を及ぼし、ひいては人類の生活に影響を及ぼすことになるでしょう。

これまでに記録された最大の衝突はカリントン事件と呼ばれ、1859 年 9 月 1 日から 2 日に発生しました。

キャリントン現象のわずか 1、2 日前の 1859 年 8 月 28 日、太陽に多数の黒点が見られ、夜空もいつもと違って、いつもより明るく、色彩豊かになっていました。当時の新聞はこうした傾向を追って、こうした異常事態を報道した。 8月29日には、オーストラリア最北端の州クイーンズランド州からも南極オーロラが見えるだろう。地球上では多数のオーロラが発生しており、これはコロナ質量放出が地球に与える影響の特徴の 1 つです。

オーロラ、写真提供：Visual China

1859年9月1日の正午前、イギリスのアマチュア天文学者リチャード・キャリントンとリチャード・ホジソンはそれぞれ太陽のフレアを観測した。フレアは通常、コロナ質量放出を伴うことに注意する必要があります。

翌日、コロナ質量放出によるプラズマが地球の磁場に衝突し、史上最強の太陽嵐を引き起こした。この嵐は強いオーロラを引き起こし、当時の米国の電信システムに損害を与え、一部の地域ではシステムが麻痺し、火災も発生した。

この嵐が今起こった場合、広範囲にわたる停電を引き起こす可能性が高い。

「カリントン事件」以外にも、コロナ質量放出に関する次のような記録があります。

1989 年 3 月 9 日、太陽からコロナ質量放出が発生し、4 日後の 3 月 13 日に地球を襲い、カナダのケベック州で停電と短波無線干渉が発生しました。

2010 年 8 月 1 日、コロナ質量放出により 3 日後に地球上で劇的なオーロラが発生しました。

2012 年 7 月 23 日、コロナ質量放出、フレアなどが組み合わさった超太陽嵐が発生しました。この太陽嵐は規模が非常に大きく、強度はカリントン イベントと同等でした。しかし幸運なことに、この太陽嵐は地球に直接向いていなかったため、影響は大きくありませんでした。

要約すると、太陽フィラメントは本質的に太陽プロミネンスであり、通常の太陽プロミネンスは太陽の一般的な現象にすぎません。地球に影響を与えるのは、太陽のプロミネンスの噴出だけです。しかし、あまり心配する必要はありません。たとえ太陽のプロミネンスの噴出によってコロナ質量放出が発生したとしても、それが地球の方向に直接向かなければ、その影響は限定的だからです。

最後に、たとえ噴出の方向が地球に直接向かっていたとしても、コロナ質量噴出にもさまざまな規模があり、小規模なものではオーロラなどの現象しか生じないため、あまり心配する必要はありません。

参考文献:

①https://solar.physics.montana.edu/ypop/Program/hfilament.html

②https://www.nasa.gov/image-article/what-solar-prominence/

③https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_prominence

④https://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_mass_ejection

著者：科学技術省の「国家優秀科学普及作品賞」受賞者であり、人気科学ライターのハンム・ディアオメン氏

査読者：中国科学院国立天文台研究員 鄭永春

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社