太陽風とは？

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これは、バウショックを伴う、地球の全球的な磁場に関するアーティストのコンセプトです。地球は画像の真ん中にあり、紫色の線で表された磁場に囲まれています。バウショックは右側の青い三日月です。金で表される太陽風の多くのエネルギー粒子は、地球の磁気「シールド」によって偏向されます。

（画像：©Walt Feimer（HTSI）/ NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab）

太陽風はプラズマと粒子を太陽から宇宙へと流します。風は一定ですが、その性質は一定ではありません。この流れの原因は何ですか？それは地球にどのように影響しますか？

風の強い星

太陽の外層であるコロナは、華氏200万度（摂氏110万度）に達する。このレベルでは、太陽の重力は急速に移動する粒子を保持できず、星から離れて流れます。

太陽の活動は11年間のサイクルの中で変化し、太陽のスポット数、放射レベル、放出される物質が時間とともに変化します。これらの変化は、磁場、速度、温度、密度など、太陽風の特性に影響を与えます。風は、太陽がどこから来るか、その部分がどれだけ速く回転するかによっても異なります。

コロナホールでは太陽風の速度が高く、毎秒最大500マイル（800キロメートル）の速度に達します。コロナホールの温度と密度は低く、磁場は弱いため、磁力線は空間に開放されています。これらの穴は極と低緯度で発生し、太陽の活動が最小のときに最大になります。強風の温度は最大100万F（800,000 C）に達することがあります。

赤道の周りのコロナ吹流し帯では、太陽風はよりゆっくりと移動し、毎秒約200マイル（300 km）です。ゆっくりとした風の中の温度は最高で290万F（160万C）に達します。

太陽とその大気は、非常に高温でプラスとマイナスに帯電した粒子が混合したプラズマで構成されています。しかし、物質が太陽を離れ、太陽風によって運ばれると、ガスのようになります。

コロラド州ボルダーにあるサウスウェスト研究所（SwRI）の太陽物理学者であるクレイグ・デフォレスト氏は、声明の中で「太陽から遠ざかるにつれて、磁場の強さは物質の圧力よりも速く低下する」と述べた。「やがて、物質はガスのように働き始め、磁気的に構造化されたプラズマのようには働きません。」

地球に影響を与える

風が太陽から離れて移動するとき、風は荷電粒子と磁気雲を運びます。すべての方向に放出され、太陽風の一部は常に興味深い影響で私たちの惑星を悩ませています。

太陽風によって運ばれた物質が惑星の表面に到達した場合、その放射は存在する可能性のあるあらゆる生命に深刻なダメージを与えます。地球の磁場はシールドとして機能し、惑星の周りの物質を方向転換させ、それを越えて流れるようにします。風の力が磁場を伸ばし、太陽側で内側に滑らかになり、夜側で伸ばされます。

時には、太陽がコロナ質量放出（CME）として知られているプラズマの大きなバースト、または太陽嵐を吐き出します。太陽の最大値として知られているサイクルのアクティブな期間中に一般的であるCMEは、標準の太陽風よりも強い影響を及ぼします。 [写真：太陽フレアと太陽嵐の見事な写真]

「太陽の放出は太陽と地球のつながりの最も強力な推進力です」とNASAはそのウェブサイトで太陽地球関係観測所（STEREO）について述べています。「それらの重要性にもかかわらず、科学者はCMEの起源と進化を完全には理解しておらず、惑星間空間におけるそれらの構造や範囲も理解していません。」 STEREOミッションはそれを変えることを望んでいます。

太陽風がCMEやその他の強力な放射バーストを惑星の磁場に運び込むと、裏側の磁場が互いに押し付けられます。これは、磁気再結合と呼ばれるプロセスです。次に、荷電粒子が惑星の磁極に向かって逆流し、上層大気のオーロラとして知られる美しい表示を引き起こします。 [写真：2012年の素晴らしいオーロラ]

磁場によってシールドされている物体もあれば、保護が不足している物体もあります。地球の月にはそれを保護するものは何もないので、完全な矢面に立つ。最も近い惑星である水星は、通常の標準風からそれをシールドする磁場を持っていますが、CMEなどのより強力な爆発の全力を奪います。

高速と低速のストリームが互いに相互作用すると、それらは地球の大気と相互作用するときに地磁気嵐を引き起こす共回転相互作用領域（CIR）と呼ばれる密な領域を作成します。

太陽風とそれが運ぶ荷電粒子は、地球の衛星と全地球測位システム（GPS）に影響を与える可能性があります。強力なバーストは、衛星に損傷を与えたり、GPS信号を数十メートル押し出す可能性があります。

太陽風は、太陽系のすべての惑星を揺さぶります。 NASAのニューホライズンミッションは、天王星と冥王星の間を移動する際に、それを検出し続けました。

テキサス州サンアントニオにあるSwRIの宇宙科学者であるヘザーエリオット氏は、声明の中で「太陽風が外に出るとき、平均して速度と密度が平均する」と述べた。「しかし、風は移動するにつれて依然として圧縮によって加熱されているので、外側の太陽系でも、太陽の回転パターンの温度の証拠を見ることができます。

太陽風を学ぶ

私たちは1950年代から太陽風について知っていましたが、地球や宇宙飛行士への広範な影響にもかかわらず、科学者はまだそれがどのように進化するのか知りません。過去数十年にわたるいくつかのミッションがこの謎を説明しようと努めてきました。

1990年10月6日に打ち上げられたNASAのユリシーズミッションは、さまざまな緯度で太陽を研究しました。それは、十数年以上にわたって太陽風のさまざまな特性を測定しました。

Advanced Composition Explorer（ACE）衛星は、地球と太陽の間のラグランジュポイントと呼ばれる特別なポイントの1つを周回します。この領域では、太陽と惑星からの重力が等しく引っ張られ、衛星を安定した軌道に保ちます。 1997年に発売されたACEは、太陽風を測定し、粒子の一定の流れをリアルタイムで測定します。

NASAの2つの宇宙船であるSTEREO-AとSTEREO-Bは、太陽の端を研究して、太陽風がどのように生まれるかを調べます。 NASAによれば、2006年10月に発売されたSTEREOは、「太陽地球システムのユニークで革新的な視点」を提供しています。

新しい使命は、太陽とその太陽風に光を当てることを望んでいます。 NASAのパーカーソーラープローブは、2018年夏に発売予定で、「太陽に触れる」ことを目的としています。数年間星を周回した後、プローブは初めてコロナに浸り、画像と測定の組み合わせを使用してコロナの理解に革命を起こし、太陽風の起源と進化の理解を深めます。

「パーカーソーラープローブは、私たちが60年以上にわたって悩んできた太陽物理に関する質問に答えます。「それは、太陽のコロナがその表面よりもはるかに高温である理由を見つけることを含め、私たちの星に関する最大の謎の多くを解決する技術の進歩を搭載した宇宙船です。」

追加のリソース