「太陽の微笑み」は、磁気嵐が地球を襲うかもしれないという兆候なのだろうか？実のところ、特に怖いわけではありません。

制作：中国科学普及協会

著者: 王正

プロデューサー: 中国科学博覧会

最近、太陽の「笑顔」を写した写真や関連ニュースが、世間の注目を集めている。 10月26日、NASAはこの写真を公開し、次のようにキャプションを付けた。「今日、NASAの太陽観測衛星が太陽の『笑顔』を捉えた。紫外線画像では、太陽のこれらの暗い点はコロナホールと呼ばれ、高速の太陽風が宇宙に流れ込む場所である。」

Twitter @NASASun は太陽の「笑顔」の写真と文章を投稿した (画像出典: Twitter スクリーンショット)

写真が公開された後、一部のネットユーザーは「かわいい」と叫び、想像力を駆使して、元の「笑顔」の太陽の写真に帽子や笑顔などのさまざまな要素を追加しました。一部のネットユーザーからは「太陽嵐に注意」という懸念も表明された。

皆さんも関連報道をたくさん目にされていると思いますが、私たちの周りでは何も変わっていないようです。メディアは大々的に宣伝し、この現象が地球に与える害を強調しているが、専門用語をすべて聞いても、何も理解されていないようだ。今日は、太陽の「笑顔」とは何か、そしてそれは本当に怖いものなのかについて見てみましょう。

ニュースメディアの報道：「太陽の笑顔」にご用心

写真から判断すると、太陽の黒い縞模様は確かに笑っている顔の目と口のように見えます。この実際の写真は、NASA の太陽観測衛星 (SDO) によって撮影されました。全米公共ラジオ（NPR）、ガーディアン紙、ポピュラーサイエンス紙などのメディアは「微笑む太陽が地球に問題を引き起こす可能性」というテーマで報道した。

10月29日、アメリカのウェブサイト「ポピュラーサイエンス」は「今週末、『微笑む』太陽が磁気嵐で地球を襲うかもしれない」と題する記事を掲載した。報告書は、あなたが笑うと世界中があなたと一緒に笑うと言う人もいると指摘した。しかし、太陽が微笑むと、全世界がプラズマのシャワーに浸されます。それは、私たちの最も近い星が私たちに与える美しい笑顔の残念な裏の意味です。

ガーディアン紙の事件報道のスクリーンショット（出典：ガーディアン紙のウェブサイト）

これらの報告書は基本的に、「太陽が『微笑む』とき、太陽風プラズマは地球に向かって下向きに傾く」という主張を引用している。同時に、関連報道によると、科学者たちは、この「荷電粒子風」が10月29日か30日のいずれかの日に地球の磁場と衝突し、小規模な磁気嵐を引き起こし、軌道上の衛星の運行を妨害し、地球上の小規模な電力網の変動を引き起こす可能性があると予測している。

笑顔はどうやって作られるのでしょうか？

衛星が太陽の「笑顔」を捉えるために使用する光は、私たちが肉眼で見る光ではなく、紫色光よりも波長が短い紫外線です。

太陽は水素を主成分とする大きな球体であり、内部では高強度の核反応が絶えず起こっています。エネルギーが外層に伝わると、最外層の水素原子は100万度以上の高温にさらされ、水素イオン（陽子）と電子が混ざった「プラズマ」となり、紫外線を含むさまざまな波長の放射線を連続的に放出します。そのため、紫外線を使って太陽の写真を撮ると、太陽が「笑っている」写真を撮ることが可能です。

写真は紫外線で撮影されているため、紫外線が強い部分は明るく、紫外線が弱い部分は暗くなります。 「笑顔」の目と口はコロナ上の3つの巨大な暗い部分で、それぞれが地球の数十倍の大きさがあり、「コロナホール」と呼ばれています。

通常、コロナホール内の物質の温度と密度は周囲よりもはるかに低く、太陽の磁場は外側に開いているため、太陽の高温プラズマが磁力線に沿って高速で外側に噴出します。太陽の周りの空間に入ると、高速の太陽風が形成されます。メディアで報道される「降り注ぐプラズマ」や「荷電粒子風」とは、これらの物質のことを指します。

ご想像のとおり、高速太陽風は通常の太陽風よりも強力です。一般的な高速太陽風は、地球の周りで秒速 1,000 キロメートルに達することがあります (興味深いことに、太陽風は飛行するにつれてどんどん速くなり、太陽から離れたばかりのときはそれほど速くありません)。太陽から地球に「吹く」のに約2〜3日かかります。

画像の色処理後、太陽が外向きに強く噴出しているのがわかる（画像出典：人民日報オンライン）

なぜ太陽の「笑顔」が地球上で磁気嵐を引き起こす可能性があると言われているのでしょうか?

太陽が地球に向かって「微笑んでいる」のがわかるので、コロナホールからの高速太陽風も地球に向かって噴出すると考えられます。

これらの荷電粒子の流れは生物に危害を与えたり、衛星などの電子機器の回路を損傷したりする恐れがありますが、幸いなことに地球は磁場によって守られています。太陽に面した側では、およそ数万キロメートルの範囲で、地球の磁場が南から北にかけて檻のように地球を取り囲んでいます。荷電粒子はこの「ケージ」を直接貫通することはできず、磁場が荷電粒子を軌道上に周回させる偏向力を及ぼします。

しかし、太陽風は太陽の磁場も運びます。特定の条件下では、太陽と地球の磁場の相互作用により、太陽の荷電粒子とエネルギーが地球の周囲の空間に送り込まれ、地球を取り囲む空間の電流が変化します。電流の変化は磁場の変化も引き起こし、最終的には地球全体に磁場の乱れを引き起こします。

科学者はこの現象を「地磁気嵐」、または略して磁気嵐と呼んでいます。メディアで報じられる太陽の「笑顔」が地球に与える影響とは、磁気嵐のことである。

今回の太陽の「笑顔」は本当に怖いのか？

磁気嵐の危険性は何ですか?磁気嵐に伴う電磁活動は、衛星やその他の宇宙船に損傷を与え、通常の飛行を妨げる可能性があります。同時に、通常の通信信号を覆い隠したり、通信の中断を引き起こしたりするノイズが発生する可能性もあります。ひどい場合には、磁気嵐により地上の送電網に大きな電流が発生し、電力網の電流が変動し、送電網が損傷することもあります。

磁気嵐の強さを測定するために、科学者たちは地球の磁場の変化を観察し、ナノテスラ（nT）単位で測定されるDst指数と呼ばれるパラメータを計算しました。この指数は 0 を中心に変動します。値が負になるほど、磁気嵐は強くなります。たとえば、弱い磁気嵐の Dst 指数は約 -30 ～ -50nT です。中程度の磁気嵐の Dst 指数は約 -50nT から -100nT です。強い磁気嵐の Dst 指数は約 -100nT から -200nT です。超強力な磁気嵐の Dst 指数は -250nT 未満です。

以上をまとめると、メディア報道における原因と結果を整理すると、10月26日に撮影された太陽の「笑顔」はコロナホールが地球を向いていることを示しており、放出された高速太陽風は約2〜3日後に地球に到達するだろう。予測によれば、10月29日～30日頃から地球に影響が出始め、この数日間はDst=-30～-50nT程度の弱い磁気嵐が発生すると予想されています。

下の図でDst指数の変化を見てみましょう。 Dst 指数は減少しましたが、それほど大きくはなく、最低値は -53nT でした。 -50nTの磁気嵐は非常に弱く、年に何度も発生するため、日常生活で大きな変化を感じることは困難です。

国際地磁気センターが発表した2022年10月の夏時間指数（画像出典：https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/202210/index.html）

太陽の「笑顔」はこんなにも素晴らしいのに、それが引き起こす磁気嵐はそれほど強くないのはなぜでしょうか?

まず、同様のコロナホール現象は頻繁に発生し、「笑顔」のパターンはより目を引くが、太陽の場合、それはたまに発生するだけである。第二に、地球に向かって「笑顔」を向けると、地球に向かって直接放出された物質は地球に到達するまでに2〜3日かかりますが、この間に地球はすでに太陽の周りを一定の距離飛行しており、直接影響を受けることは困難です。したがって、地球に危害を加える可能性のある太陽の「笑顔」は、今回に限っては特に怖いものではありません。

結論

太陽から放出された粒子の流れが、広大な宇宙の中の「小さな」地球に衝突するかどうかという疑問を解明するには、科学者が正確かつ厳密な計算を行う必要がある。大きなリスクがある場合は、科学者が世界に警告を発するので、あまり心配する必要はありません。

編集者: Ying Yike