ビタミンD欠乏症を避けるためには日光浴が必要だという話を何度聞いたことでしょう?これは、地球上の生命が生命の維持と進化の両方において太陽とどのように直接関係しているかを示す例の 1 つです。生産は太陽光の発生に依存する光合成によるものであるため、私たちが呼吸する酸素さえも太陽と関係があります。
私たちの生活における太陽の重要性により、星は古代以来常に研究の対象となってきました。最初の議論の 1 つは、正確には、地球が太陽の周りを周回しているのか、それとも太陽が地球の周りを周回しているのかという点について起こりました。今日、私たちは、太陽が 8 つの惑星と、小惑星、彗星、準惑星などの他のいくつかの天体を含む惑星系の中心であることを知っています。
太陽は広く研究されているにもかかわらず、天文学において最も興味深い古代の謎の 1 つをまだ隠しています。この謎はコロナ加熱問題として知られており、今日に至るまで天文学者たちはその背後にあるプロセスを理解しようと努めている。アメリカの機関NASA は、この問題を解決するためにデータを収集するという専任の使命を持っています。しかし、それは何を意味するのでしょうか、そしてなぜ天文学者たちはその答えにそれほど興味を持っているのでしょうか?
太陽の構造
太陽は主に水素とヘリウムで構成されるプラズマの球体です。これは正式には G 型星と呼ばれる黄色矮星と考えられている星で、星を静水圧平衡状態に保つ燃料として水素をヘリウムに燃焼させている主系列上の天体の例です。
太陽を構成するいくつかの構造には、核、放射帯、対流帯、彩層、コロナが含まれます。各構造には異なる特性と各部分で異なる物理プロセスがあります。太陽の目に見える部分は太陽表面と呼ばれます。さらに、磁場は太陽のさまざまなプロセスにも非常に存在します。
コロナ加熱問題
150 年以上にわたり、天文学者たちはこれらの構造に関する謎に答えようと努めてきました。私たちの直観は、何かがそのエネルギー源から遠ざかるほど、受け取る熱が少なくなるということを示しています。ろうそくの炎から遠ざかるほど、私たちが受け取る熱は少なくなります。しかし、この直観に反して、コロナ加熱問題と呼ばれる何かが太陽で起こります。
太陽コロナと呼ばれる太陽の最も外側の部分は数百万度の範囲の温度に達しますが、最も内側の部分は約5,500℃です。言い換えれば、太陽の最も遠い部分は、直感に反して、最も内側の部分よりも桁違いに温度が高いということです。熱プロセスは熱力学の法則では説明できないため、なぜ温度が上昇するのかを説明することは天文学者にとっての課題です。
太陽に接触した探査機
太陽で何が起こっているのかを理解するために、NASA はパーカー太陽探査機を設計して打ち上げ、欧州宇宙機関( ESA ) はソーラー オービターを打ち上げました。 2 つのミッションは、この 100 年にわたる謎を解決するために、太陽コロナに関するデータを収集しています。パーカー太陽探査機は、 2021年に初めてコロナ構造に入ることができたため、太陽に接触した探査機として知られるようになりました。
この偉業により、探査機は時速69万kmという驚異的な速度にも達しました。この速度により、この探査機は人間によって構築された最速の物体となりました。 2021年、NASAは探査機がすでに太陽の磁場の制御下にあり、コロナ加熱の問題を解決するために観測を行っていると発表した。
考えられる解決策
今世紀中に、プラズマを研究する物理学の分野である磁気流体力学の専門家によって、いくつかの解決策が提案されました。解決策はいくつかありますが、科学界で依然として好まれている解決策が 2 つあります。そのうちの 1 つは、アルフベン波と呼ばれる磁気波によって起こる加熱プロセスについて説明しています。議論は、これらの波が中心からエネルギーを運び、太陽コロナを加熱したということです。
別の理論は、磁場が壊れて再接続し、エネルギーを放出する磁気リコネクションと呼ばれるプロセスに関連しています。このエネルギーは、ナノフレアと呼ばれる構造の形で放出されます。ナノフレアは、私たちが知っている太陽風を引き起こす太陽フレアの小型バージョンになります。これらの小さな爆発は太陽コロナを加熱する可能性があります。
太陽風と地球
コロナ加熱の問題が注目を集めていますが、太陽は他の過程においても非常に複雑な天体です。そのうちの 1 つは、まさに太陽嵐に変化する可能性のある太陽風を引き起こす現象です。これらの嵐は、風が地球に到達し、地球の磁場と相互作用するときに発生します。
太陽風力発電を予測し理解することは、これらのエネルギー事象から身を守る方法のヒントを提供してくれる可能性があります。コロナ加熱の問題は、太陽の力学がどのように機能するかを理解するためのピースの 1 つです。この質問に答えることは、星の表面と太陽風を生み出す磁場についてもう少し理解するのに役立ちます。
