太陽のしくみ：わかりやすく解説
太陽は宇宙で最も研究されている星ですが、まだ学ぶべきことが数多く残されています。地球上の生命に欠かせない存在であり、安全に行えば観察にも最適です。観測を計画するには、アプリ Sky Tonight を使うと日の出・日の入りの正確な時刻が分かります。写真家は、このアプリを利用して薄明の段階を追跡し、幻想的なゴールデンアワーやブルーアワーを逃さずに撮影することができます。それでは、私たちの大切な母なる恒星についてさらに深く知っていきましょう！
内容
太陽の基本データ
- 正式名称：太陽
- 別名：Sol、Helios
- 星表での登録：標準的な恒星カタログには未掲載
- 恒星の種類：G2V（G型主系列星）、通称「黄矮星」
- 見かけの等級：-26.74
- 質量：2 × 10³⁰ kg（4.4 × 10³⁰ lbs）、地球の約33万倍
- 光度：3.828×10²⁶ W
- 半径：695,700 km（432,287 マイル）
- 表面温度：約5,500 °C（約9,900 °F）
- 組成：水素71%、ヘリウム27%、その他2%
- 地球からの距離：1億4900万 km（9300万マイル）
- 自転周期：赤道付近で約25日、極付近で約35日
太陽についてのさらなる事実
- 太陽は毎秒400万トンの質量を燃やしています。
- 太陽は静かに存在しているわけではありません — 実は大量の音を出しています！しかし、宇宙には音を伝える空気がないため、実際にその音を聞くことはできません。太陽の「叫び声」は、科学者が特殊な装置で検出できる振動のようなものです。
- 太陽の外層であるコロナ（最大300万°C）は、表面（約5500°C）よりもはるかに高温です。
- 地球上のオーロラ（北極光と南極光）は、太陽風（太陽から放出される荷電粒子）が地球の磁場と相互作用することで発生します。
- 多くの文化では、日食は不吉な出来事と見なされてきました。例えば、古代中国では、巨大な龍が太陽を食べるために日食が起こると信じられていました。人々は大きな音を立てたり、鍋やフライパンを叩いたりして、龍を追い払い、太陽を守ろうとしました。
太陽に関する最もホットな6つの質問
太陽はどのタイプの星？
太陽はG2 V型星で、一般的に黄色矮星として知られています。「G2」という分類は、黄色のGクラスの2番目のカテゴリーに属し、表面温度が約5800 Kであることを意味します。「V」は、主系列星であることを示しています。
太陽が爆発するのはいつ？
それは決して起こりません。約50億年後、太陽は型主系列星から赤色巨星に変わります。水素が尽きるにつれて、太陽の中心核は収縮し、加熱され、ヘリウムを燃料として使用し始めます。これにより、太陽は大幅に膨張し、水星、金星、おそらく地球を飲み込むことになります。
現在の大きさの約200倍まで膨張した後、太陽の中心核は約1億Kまで加熱され、ヘリウムを炭素に変える過程を始めます。この激しい活動により、太陽はその外層を失い、残った中心核は崩壊して白色矮星になります。これは地球と同じサイズに似ています。その後、白色矮星はゆっくりと消えて、暗く冷えた黒色矮星としての最終段階に入ります。
人間とは異なり、星には明確で安定したライフサイクルがあります。星の寿命についてもっと学ぶには、楽しいインフォグラフィックをご覧ください。
太陽の大きさはどれくらい？
太陽は太陽系で最大の天体であり、半径は約69万5700 kmです。太陽は太陽系全体の質量の99.86%を占めており、地球約130万個分の大きさになります。しかし、宇宙全体で見ると、太陽は平均的なサイズの恒星と考えられています。中には太陽の10分の1ほどの小さな星もあれば、太陽の700倍以上も大きい星も存在します。
太陽の温度はどれくらい？
太陽の温度は場所によって大きく異なります。中心部の温度は約1500万°Cにも達するのに対し、表面温度は約5770°Cです。表面は「冷たい」と言っても、固体や液体が存在できないほどの高温のため、太陽には地球のような固い地面は存在しません。もし極端な温度に耐えられたとしても、太陽の表面に立つことはできません。
宇宙の温度は想像を超えるものです。太陽系の中で最も暑い場所や寒い場所を知りたい方は、太陽系の温度計をチェックしてみてください。
太陽の色は何色？
太陽は実際には白色です。これは、可視光のすべての色を含む光を放っているためです。しかし、地球から見ると、黄色やオレンジ、時には赤色に見えることがあります。これは、地球の大気が青色の光をより強く散乱させるためです。特に太陽が地平線近くにあるとき、青い光が大気によって散乱され、赤やオレンジの光がより目立つようになります。
太陽は回転しているの？
太陽は反時計回りに回転しています。しかし、地球のような固体の天体ではないため、場所によって回転速度が異なります。太陽の赤道付近では約25日で1回転するのに対し、極地では約35日かかります。
また、太陽自体も銀河系の中心を時計回りに公転しています。1周するのに約2億2500万～2億5500万年かかると考えられています。
太陽の一生
太陽の年齢
太陽は約46億年前に形成され、現在その寿命の中間点にあります。太陽は「ポピュレーションI」と呼ばれる星の世代に属しており、これは若く、金属が豊富な星で、主に天の川銀河の螺旋腕に存在します。
太陽の形成
約46億年前、太陽は主に水素とヘリウムからなる分子雲から形成し始めました。近くで起こった星の爆発による衝撃波がこの雲を打ち、それが収縮を始める原因となりました。収縮するにつれて、雲の部分が自身の重力によって内側に落ち込み、回転しながら熱を帯びていきました。ほとんどの水素とヘリウムは、この熱く回転する塊の中心に集まりました。最終的に、ガスは核融合を開始するのに十分な高温に達し、今日私たちが見る太陽が形成されました。
太陽を動かす仕組みは？
核融合は、軽い原子から重い原子を作り出すプロセスです。太陽の中心では複数の水素原子が結合してヘリウムになります。この変換によって膨大なエネルギーが放出され、太陽は輝いているのです。太陽は常に水素をヘリウムに変換し続ける巨大な工場のような存在です。数ある反応の中でも、この水素からヘリウムへの連鎖反応が太陽や多くの恒星で支配的です。
11年周期の太陽活動とは？
太陽活動周期、または太陽磁気活動周期、あるいは黒点周期とも呼ばれるこの周期は、約11年ごとに太陽の活動に変化が見られる周期です。この周期中、太陽の磁極が入れ替わります — かつて北極だったものが南極になり、その逆も同様です。そして、極が再び入れ替わるまでにさらに11年かかります。
太陽の表面に見える黒点の数は、この周期によって変化します。周期の初め、太陽極小期と呼ばれる段階では、太陽はごく少数の小さな黒点を持つことがあり、黒点が全くない月もあります。これらの黒点は通常、低緯度に現れます。周期が進むにつれて太陽活動は増加し、周期の中間である太陽極大期にピークに達します。この時点で、太陽には最大で250個の黒点、あるいは黒点のクラスターが存在することがあります。周期の終わりに向かって活動は再び減少し、最小期に戻り、そして新たな周期が始まります。
太陽の構造
太陽は一見するとカオスで沸騰しているような球体に見えますが、実際には非常に構造化されており、明確な層に分けられています。これらの層は内層と外層に大別されます。
内層：
- コア（核）：太陽の中で最も熱い部分で、温度は最大で1500万°Cに達します。太陽エネルギーの主要な源です。
- 放射層：核の核反応からのエネルギーを放射を通じて対流帯へと移動させる層です。
- 対流層：加熱され冷却されたガスの対流電流を通じて、エネルギーが光球に運ばれる層です。
外層：
- 光球：太陽の見かけ上の表面で、地球に直接届く光のほとんどを放出します。
- 彩層：光球の上にあるプラズマの層で、フィラメントや紅炎などの特徴が見られます。豊富な水素により赤色を帯びており、完全日食の際にのみ太陽の端で見ることができます。
- 遷移領域：上部彩層の2万Kからコロナの200万K以上へと温度が急激に上昇する、厚さ約100kmの非常に薄い層です。
- コロナ：太陽の最も外側に位置する層で、最も大きく密度の低い構造で、宇宙に逃げ出すプラズマで構成されています。太陽風はコロナの物質を惑星間媒体へと運びます。コロナは地球から完全日食の際にのみ見ることができます。
太陽の観測方法
安全規則
まず最初に：決して太陽を直接見たり、特別なフィルターなしで双眼鏡や望遠鏡などの機器を使用して太陽を観察しないでください。明るい日光は、特に光学機器で拡大された場合、目を傷つけたり、失明を引き起こすことがあります。さらに、保護されていない光学機器自体も損傷する可能性があります。太陽が部分的に雲に覆われている場合でも安全ではありません。なぜなら、紫外線や赤外線が網膜にダメージを与える可能性があるからです。また、普通のサングラスを使って太陽を見ることは絶対に避けてください。太陽を直接安全に見る唯一の方法は、特別に作られた太陽フィルターを使用することです。または、家で簡単に作れるピンホールカメラを使って間接的に観察を試みることができます。
今日の日の出と日の入り
あなたの街の日の出と日の入りの時間を知りたい、または市民薄明、天文薄明、航海薄明の時間など、より具体的な情報をアクセスしたい場合は、Sky Tonightアプリのカレンダーをチェックしてください。空のタブを開き、お好みの表示形式（ラインまたはサークル）を選択します。青でハイライトされた時間はインタラクティブです。その時間に空がどのように見えるかを確認するためにそれらをクリックしてください。
太陽面で見ることができるも
適切な機器を持ち、すべての安全対策を講じた場合、太陽の以下の興味深い特徴を観察する準備が整います：
- 黒点（こくてん、英：sunspot）は太陽の磁場によって引き起こされる太陽上の暗い斑点で、最も簡単に見ることができます。
- 粒状斑（りゅうじょうはん、英：granule）は太陽の表面にある小さな泡のように見え、約5分から10分間持続します。高倍率の望遠鏡で最もよく見ることができます。
- 紅炎（こうえん、英：solar prominence）は太陽から飛び出す美しい大きな赤いガスのループです。完全日食の際や特殊なH-alpha望遠鏡で見ることができます。
- フィラメント（filament）は紅炎に似ていますが、太陽の明るい表面に対して長い暗い糸のように見えます。これも観察するにはH-alpha望遠鏡が必要です。
- 時々、内惑星の金星と水星が私たちの視点から太陽の前を通過します。金星の通過は非常に珍しく、次は2117年12月と2125年に発生します。水星の通過はより一般的で、次は2032年11月12日から13日、そして2039年11月7日にあります。
- 国際宇宙ステーション（ISS）の通過はより頻繁に起こります。ISS Transit Finderを使用して、あなたの場所から太陽を横切るISSをいつ見ることができるかを知ることができます。
太陽の表面で観察できる現象に加えて、太陽によって引き起こされる多くの美しい大気効果があります。明るい日光の中で何が見られるかを知るために、昼間の天文学に関する当社の記事をチェックしてください。
日食中に太陽面で見えるもの
上述の特徴に加えて、皆既日食の際には、太陽の最も外側の大気層であるコロナを見る絶好の機会があります。また、ベイリー・ビーズとダイヤモンドリングにも注目してください。ベイリーのビーズは、月が太陽をほぼ覆ったときに現れ、太陽の最後の光が月の山や谷を通過して、一連の光る点を形成します。ダイヤモンドリング効果は、これらのビーズのうち1つだけが残り、輝くリングの上にダイヤモンドのように輝くときに発生します。
これらの現象は、太陽の表面だけでなく、それを取り巻く大気の状態も観察するための素晴らしい機会を提供します。皆既日食は、これらの珍しいと美しい天体ショーを目の当たりにする貴重なチャンスですので、安全に観察を行いましょう。
太陽に関連する現象と活動
太陽は光と熱を与えるだけでなく、地球上で観察できる多くの驚くべき現象の原因でもあります。日食や至点など定期的で予測可能なものもあれば、オーロラのように太陽活動のレベルに依存するものもあります。
日食
日食は、月が地球と太陽の間に入り込み光を遮ることで起こります。配置の幾何学的条件により、皆既日食、部分日食、金環日食があります。これらの稀で壮大な天文現象は世界中の注目を集めます。日常では見られない太陽を観察できる貴重な機会です。日食の仕組みについては特集記事で、また今後5回の日食はインフォグラフィックでご覧ください。
至点と分点
地球に対する太陽の位置の変化は、天文学的な季節のリズムを決定します。春分・秋分は昼と夜の長さがほぼ等しくなる時で、それぞれ春と秋の始まりを示します。一方、夏至・冬至は夏と冬の始まりであり、1年で最も昼が長い日と短い日をもたらします。
太陽活動と宇宙天気
太陽は活動的な恒星です。その表面には黒点、紅炎、そして「フレア」と呼ばれる強力な爆発が現れます。時には「コロナ質量放出」として大量の荷電粒子が宇宙空間に放出されます。これらの粒子が地球に到達すると磁場を乱し、地磁気嵐を引き起こします。科学者たちは太陽活動を監視し、数日先までの予報を発表しています。
オーロラ
オーロラは、太陽活動がもたらす最も美しい現象です。太陽からの荷電粒子が高層大気の原子と衝突し、緑、赤、黄、ピンク、紫の光のカーテンを作ります。その強さと広がりはKp指数（0～9のスケール）で測定され、地磁気活動のレベルを示します。数値が高いほど、極から離れた場所でもオーロラを観測できます。Kpが5以上なら、強いオーロラが見られる可能性が高いです。詳しくはオーロラの記事やインフォグラフィックをご覧ください。
今後のイベント
ここでは、日食、至点、分点、そして強いオーロラを生み出す可能性のある太陽活動のピークなど、今後の太陽関連イベントを紹介します。このセクションは定期的に更新されるので、最新情報を確認してください。
12月22日：冬至
12月22日、日本時間00:03（GMT：12月21日15:03）に、南半球は太陽に向けて最大限に傾き、一年で最も長い昼と最も短い夜を迎えます。一方、北半球では最も短い昼と最も長い夜になります。この日は南半球での天文学的な夏の始まりであり、北半球での天文学的な冬の始まりでもあります。
よくある質問
太陽は星ですか？
太陽は、宇宙に存在する何十億もの星の一つにすぎません。星と惑星を区別するものは何かについて学ぶために、インフォグラフィックをチェックしてください。
すべての星は太陽ですか？
星が惑星系の中心に位置している場合、その星は太陽と見なされます。したがって、すべての星が太陽であるわけではありませんが、私たちの太陽以外にも多くの太陽が存在します。
太陽に次ぐ最も明るい星は何ですか？
太陽に次いで空で最も明るい星は、おおいぬ座にある「犬の星」と呼ばれるシリウスです。
地球は太陽に近づいていますか？
時には地球が太陽に近づき、時には遠ざかります。それは地球が楕円軌道を移動しているためで、太陽からの距離は1億4700万キロメートルから1億5200万キロメートルの範囲にあります。地球が太陽に最も近い点を近日点と呼び、最も遠い点を遠日点と呼びます。
太陽が最も熱いのはいつですか？
地球上では、太陽の直射日光が十分に空気を暖める時間が経過した正午数時間後に最も熱く感じられます。しかし、太陽の実際の温度はほとんど変わりません。太陽全体の放射照度は太陽周期の間で1%未満しか変動せず、地球の季節的な気温変化は主に地軸の傾きによるもので、太陽の温度変化によるものではありません。
太陽についてたくさん学んだので、次は知識を試す時です！太陽クイズに挑戦する準備はできていますか？日食の天体力学から惑星の独特な軌道まで、私たちの太陽系の中心にある星をどれだけ理解しているか見てみましょう。頑張ってください！
太陽：結論
太陽は、地球上の生命を維持するだけでなく、息をのむような景観を提供する壮大な天体です。ですから、夜空観測にとどまらず、昼間も空を見上げてみましょう！Sky Tonightを使って、あなたの街の天文学的、航海的、市民的薄明の正確な時間を調べてください。そして、太陽の光によって作り出される大気現象から、太陽表面で踊る黒点まで、太陽の全美しさを発見しましょう。
