太陽フレアのしくみ

太陽の表面が突然明るくなる現象を太陽フレアといいます。この現象が太陽以外の星で見られる場合、その現象は恒星フレアと呼ばれます。恒星または太陽フレアは、波長と粒子の広いスペクトルにわたって、通常は 1 × 10 ジュールのオーダーの膨大な量のエネルギーを放出します。この量のエネルギーは、10 億メガトンの TNT の爆発または 1,000 万回の火山噴火に匹敵します。太陽フレアは、光に加えて、原子、電子、およびイオンを宇宙に放出する可能性があり、これはコロナ質量放出と呼ばれます。粒子が太陽から放出されると、1 日か 2 日で地球に到達できます。幸いなことに、質量はどの方向にも放出される可能性があるため、地球は常に影響を受けるとは限りません。残念ながら、科学者はフレアを予測することはできず、フレアが発生した場合にのみ警告を発します。

最も強力な太陽フレアは、最初に観測されたものでした。このイベントは 1859 年 9 月 1 日に発生し、1859 年のソーラー ストームまたは「キャリントン イベント」と呼ばれます。天文学者のリチャード・キャリントンとリチャード・ホジソンによって独立して報告されました。このフレアは肉眼で見え、電信システムを炎上させ、ハワイとキューバまでずっとオーロラを発生させました。当時の科学者は太陽フレアの強度を測定する能力を持っていませんでしたが、現代の科学者は、硝酸塩と放射線から生成された同位体ベリリウム 10 に基づいてイベントを再構築することができました。基本的に、フレアの証拠はグリーンランドの氷に保存されていました。

太陽フレアの仕組み

惑星のように、星は複数の層で構成されています。太陽フレアの場合、太陽の大気のすべての層が影響を受けます。つまり、光球、彩層、コロナからエネルギーが放出されます。フレアは、磁場が強い領域である黒点の近くで発生する傾向があります。これらのフィールドは、太陽の大気をその内部に結び付けます。フレアは、磁力のループがバラバラになり、再結合してエネルギーを放出する、磁気再接続と呼ばれるプロセスから生じると考えられています。磁気エネルギーがコロナによって突然放出されると (数分で突然という意味です)、光と粒子が宇宙に加速されます。放出された物質の発生源は、接続されていないヘリカル磁場からの物質であるように見えますが、科学者は、フレアがどのように機能するか、およびコロナループ内の量よりも多くの粒子が放出されることがある理由を完全には理解していません.影響を受けた領域のプラズマは、太陽のコアとほぼ同じ温度である数千万ケルビンのオーダーの温度に達します。電子、陽子、およびイオンは、強いエネルギーによってほぼ光速まで加速されます。電磁波は、ガンマ線から電波まで、すべてのスペクトルをカバーしています。スペクトルの可視部分で放出されるエネルギーにより、一部の太陽フレアは肉眼で観測可能になりますが、ほとんどのエネルギーは可視範囲外であるため、フレアは科学機器を使用して観測されます。太陽フレアがコロナ質量放出を伴うかどうかは、容易には予測できません。太陽フレアは、太陽プロミネンスよりも速い物質の放出を伴うフレア スプレーを放出することもあります。フレア スプレーから放出された粒子は、毎秒 20 ～ 200 キロメートル (kps) の速度に達することがあります。これを概観すると、光の速度は 299.7 kps です!

太陽フレアはどのくらいの頻度で発生しますか?

小さな太陽フレアは、大きなものよりも頻繁に発生します。発生するフレアの頻度は、太陽の活動に依存します。 11 年周期の太陽周期の後、周期の活発な時期には 1 日に数回のフレアが発生する可能性がありますが、静かな時期には 1 週間に 1 回未満です。活動のピーク時には、1 日に 20 回、1 週間に 100 回以上のフレアが発生する場合があります。

太陽フレアの分類方法

太陽フレア分類の以前の方法は、太陽スペクトルのHα線の強度に基づいていました。最新の分類システムは、地球を周回する GOES 宇宙船によって観測された 100 ～ 800 ピコメートルの X 線のピーク フラックスに従ってフレアを分類します。

各カテゴリは、X2 フレアが X1 フレアの 2 倍の効力を持つように、線形スケールでさらにランク付けされます。

太陽フレアによる通常のリスク

太陽フレアは、地球上で太陽気象と呼ばれるものを生み出します。太陽風は地球の磁気圏に影響を与え、オーロラとオーストラリスを生成し、人工衛星、宇宙船、宇宙飛行士に放射線のリスクをもたらします。リスクのほとんどは地球低軌道にある物体に対するものですが、太陽フレアからのコロナ質量放出は、地球の電力システムをノックアウトし、衛星を完全に無効にする可能性があります。人工衛星がダウンした場合、携帯電話と GPS システムは使用できなくなります。フレアによって放出される紫外線と X 線は、長距離無線を妨害し、日焼けや癌のリスクを高める可能性があります。

太陽フレアが地球を破壊する可能性はありますか?

一言で言えば：はい。惑星自体は「スーパーフレア」に遭遇しても生き残ることができますが、大気は放射線で攻撃され、すべての生命が消滅する可能性があります.科学者たちは、通常の太陽フレアより最大で 10,000 倍強力な他の星からのスーパーフレアの放出を観察しました。これらのフレアのほとんどは、太陽よりも強力な磁場を持つ星で発生しますが、約 10% の確率で、星は太陽と同等かそれより弱いです。年輪の研究から、研究者は地球が 2 つの小さなスーパーフレアを経験したと信じています。絶滅レベルのスーパーフレアの可能性は不明です。

通常のフレアでさえ壊滅的な結果をもたらす可能性があります。 NASA は、地球が 2012 年 7 月 23 日に壊滅的な太陽フレアをかろうじて逃したことを明らかにしました。フレアがちょうど 1 週間前に発生し、それが直接私たちに向けられていたら、社会は暗黒時代に逆戻りしていたでしょう。強烈な放射線は、地球規模で送電網、通信、GPS を無効にしていただろう.

将来、そのようなイベントが発生する可能性はどのくらいありますか?物理学者の Pete Rile は、破壊的な太陽フレアの確率を 10 年あたり 12% と計算しています。

太陽フレアを予測する方法

現在、科学者は太陽フレアを正確に予測することはできません。ただし、太陽黒点の活動が活発になると、フレアが生成される可能性が高くなります。太陽黒点、特にデルタスポットと呼ばれるタイプの観測は、フレアが発生する確率とその強さを計算するために使用されます。強いフレア (M または X クラス) が予測される場合、米国海洋大気庁 (NOAA) は予測/警告を発行します。通常、警告の準備には 1 ～ 2 日かかります。太陽フレアとコロナ質量放出が発生した場合、地球へのフレアの影響の重大度は、放出された粒子の種類と、フレアが地球にどの程度直接直面しているかによって異なります。

ソース

". NASA。 2012 年 7 月 12 日
• "Description of a Singular
• カロフ、クリストファー。 「スーパーフレア星の磁気活動が活発であることの観測的証拠」 Nature Communications 第 7 巻、Mads Faurschou Knudsen、Peter De Cat、他、記事番号:11058、2016 年 3 月 24 日。