天気予報士の太陽ガイド
By Ben Davidson – Unbekoming Book Summary
Unbekoming Oct 17, 2024
『Climate: The Movie』のレビューで、私は次の点を強調しました。
気候変動に関する物語全体がでっちあげ/詐欺/ペテン/詐欺行為(お好きなものを選んでください)であるという証拠が一つ必要なら、これがそれです。
それに関連して、ある読者は次のようにコメントしました。
デイビッドソンのことは今まで聞いたことがなかったので、調べてみたら彼の本を見つけました。
まだインタビューを受けることができていないので、次善の策としてこれが挙げられます。
Ben Davidson に感謝します。
この本の主な論旨:
太陽が地球の気候、天候、地質系に与える影響は、従来認識されていたよりもはるかに大きく複雑です。電磁結合、粒子放出、宇宙線の変調など、さまざまなメカニズムを通じて、太陽活動は地球の環境条件を形成する上で重要な役割を果たしています。この理解は従来の気候モデルに疑問を投げかけ、短期的な気象現象と長期的な気候変動の両方を予測し、備えるための新しい視点を提供します。
天気予報士の太陽ガイド
ベン・デイビッドソン
ベン・デイビッドソン著『Weatherman's Guide to the Sun』(thriftbooks.com)
導入:
人類が太陽を観察し、研究し、崇拝してきた年月は数千年にも及びますが、過去 20 年間で私たちが学んだことは、それ以前の 1,000 年間を合わせたよりも多くなっています。太陽観測衛星 (下図) などの衛星からのデータと画像により、私たちは文字通り太陽を新たな光で見ることができるようになりました。これは、さまざまな紫外線や X 線波長で見ることができるからです。最も重要なのは、これらの衛星が進歩、理解、想像力、そして論争への扉を開いたことです。
最高の技術で見た太陽に恋に落ちるには数秒、見ているものについてかなりの知識を得るには数時間、そして飽きるには一生かかります。太陽をこのレベルの詳細さで研究する科学はまだ初期段階ですが、すでに多くの公開リソースが利用可能です。NASA (米国)、NOAA (米国)、ESA (欧州)、IPS (オーストラリア) などの政府機関のデータ ポータルに加えて、シンプルさを念頭に設計された当社の無料ポータルwww.SpaceWeatherNews.comのようなリソースが数多くあります。
すでに私たちの星の力と美しさを発見した人は何百万人もおり、彼らはこの分野の発展、認識、人気に大きな変化をもたらしています。二人の頭脳が一人の頭脳よりも優れているとすれば、一人で研究している少数の科学者にとって、何百万人もの熱狂的なファンの存在は不可欠です。
関心と関与が広まると、問題も生じます。たとえば、太陽と地球の相互作用、つまり太陽物理学 (太陽の研究) と地球物理学 (地球の研究) の相互作用ほど誤解されている科学はほとんどありません。宇宙天気が地球に与える影響を説明する相関関係、つながり、パターンのほとんどは、わずか 20 年前には考えられなかったことです。ましてや、こうしたイベントが気候、短期的な天気、テクノロジー、健康、地震活動、火山活動にどのようなメカニズムで影響を与えるかを詳細に説明した最近の研究は言うまでもありません。
この本には以下が含まれます:
1) 太陽地球物理学はすでに主流の語彙になっている。
2) 雑誌に掲載される最高のアイデア、そして
3) その間、熱心な観察から何を学べるか。
この分野の研究を難しくしている要因は数多くありますが、その中でも特に重要なのは、学際的な理解が求められることです。しかし、この分野の同様に苛立たしい側面は、範囲が広すぎるという問題です。弁護士であれば、事実を誇張したり、結論を過度に広げたりしても裁判官の評価は得られませんが、助成金、仕事、生活が出版、露出、さらには見出しに左右される世界では、行き過ぎる傾向は多くの人にとって魅力的に映ります。
一方では、地球の弱い周期が太陽の強い周期と一致していることを特定し、大きな相関関係があると宣言する論文が発表されています。
他方では、科学者が太陽の数十の要因の 1 つとモスクワの平均気温などの特定の要因との相関関係を見つけられず、太陽は気候変動にまったく影響を与えていないようだと主張する状況が見られました。
それぞれの研究の結論がデータから許される範囲を超えているとしても、観察され分析された内容に価値があるかもしれないことがおわかりいただけるでしょう。もう 1 つの良い例は、人差し指、中指、薬指、小指を見て、「私の指の 80% は親指ではないので、親指と人間の手の間には強い関係はありません」と言うことです。この例を理解し、統計が技術的に正しいにもかかわらず、それがいかにばかげた発言であるかを理解できれば、この本は十分に理解できるでしょう。
太陽について、太陽が地球にエネルギーを送る仕組み、地球がそのエネルギーを処理する仕組み、そして太陽が日々の嵐から大地震、心臓発作まであらゆる現象をどのように調整しているかについて学びます。さらに重要なことは、プロセスに参加して太陽と地球の関係を自分で観察し始めるために使用できるリソースのリストが提供されることです。宇宙天気の分野は、天文学、物理学、化学の実用的な集大成であり、今後 20 年間で最も重要かつ最も急速に成長する科学分野の 1 つになる見込みです。
— ベン・デイビッドソン、宇宙天気ニュース&モバイル天文台プロジェクトの創設者
天気予報の将来について:
2030 年を想像してください。朝起きて、朝のコーヒーや朝食を飲み、地元の天気予報をオンにします。
気象予報士は、太陽風とそれがあなたの地域の天候にどのような影響を与えるかについて話し合ったり、その夜の雹嵐の予報に関連する宇宙線の測定値を示したりします。彼らは熱帯暴風雨のさまざまな進路を示し、太陽の黒点が大規模な太陽フレアを放出した場合に一方の進路が予測されることや、太陽活動が静かなため嵐のもう一方の進路の可能性が高いことを説明するかもしれません。
予報には天気以外の情報も含まれるかもしれません。デバイスの技術的パフォーマンスの予報、特定の健康状態にある人への見通し、さらには地震の警告まで含まれるかもしれません。気象学者が心臓に危険性の高い宇宙天気について警告してくれたらどうなるか想像してみてください。その日の胸の重苦しさを無視することはないでしょう。太陽で木星サイズのX線爆発が起き、精神的および認知的健康に関する警告を受け取ったらどうでしょう。気象学者が大気中の電気活動を示し、あなたのいる場所の地震リスクを予報してくれたらどうでしょう。
こうした出来事の多くはすでに日常的に起こっている。ただ、私たちが長年見てきたニュースではまだ取り上げられていないだけなのだ。
この本では、気象学の将来に何が起こり、それを今どのように見つけることができるかについて詳しく説明されています。この本は、あなたが理解できるレベルで、そしてプロの気象学者の 99% がまだ知らず理解していないレベルで、その世界への入門書です。
今日は明日の天気予報の準備をしましょう。
35の質問と回答
質問 1: 太陽風とは何ですか? また、太陽風には何が含まれていますか?
太陽風は、太陽からあらゆる方向に流れ出る荷電粒子と中性元素の絶え間ない流れです。主に陽子、電子、水素とヘリウムの原子核/中性原子で構成されています。しかし、微量ではありますが、太陽風にはほぼすべての既知の元素が検出されています。太陽風は、太陽系全体を囲み、冥王星を越えて広がるプラズマ場を作り出します。
質問 2: 太陽圏電流シートは太陽系にどのような影響を与えますか?
太陽圏電流シートは、太陽系の北磁気半球と南磁気半球の境界です。太陽系全体に広がる波打つ波打つ電場境界を形成します。惑星が太陽の周りを回ると、この波打つシートを横切り、太陽風の磁気極性と密度が変化することがあります。この横切りはさまざまな宇宙天気現象に影響を及ぼし、地球の磁気圏と電離層にも影響を及ぼす可能性があります。
質問 3: 太陽黒点とは何ですか? また、どのように分類されますか?
太陽黒点は、太陽表面の非常に磁気を帯びた領域で、太陽内部から磁場が生まれます。太陽表面の暗い領域として現れ、中心の暗い領域は本影と呼ばれ、その周囲を明るい領域は半影と呼ばれます。太陽黒点は、磁気構造と複雑さに基づいて、アルファ、ベータ、ガンマ、デルタの分類を含むシステムを使用して分類されます。これらの分類は、太陽フレア活動の可能性を示しており、より複雑な配置 (ベータ-ガンマ-デルタなど) ほど、強力なフレアが発生する可能性が高くなります。
質問 4: 太陽フレアとは何ですか? 地球にどのような影響を与えますか?
太陽フレアは、太陽表面から突然、激しい電磁放射が放出される現象で、通常は太陽黒点周辺の活動領域で発生します。フレアは、特に X 線の形で、電磁スペクトル全体にわたってエネルギーを放出します。太陽フレアが地球に向けられると、上層大気のイオン化を引き起こし、高周波無線通信を妨害し、電波の遮断を引き起こす可能性があります。太陽フレアの強度は、A (最も弱い) から X (最も強い) までの対数スケールで分類されます。
質問 5: コロナ質量放出 (CME) とは何ですか? また、太陽フレアとどう違うのですか?
コロナ質量放出とは、太陽のコロナから宇宙空間にプラズマと磁場が大量に噴出することです。太陽フレアは主に電磁放射を放出しますが、CME は数十億トンの太陽物質を放出します。CME は太陽フレアまたは太陽フィラメントの噴出によって引き起こされます。CME はフレアからの電磁放射よりも移動が遅く、地球に到達するまでに通常数日かかります。CME が地球の磁気圏に衝突すると、磁気嵐を引き起こし、衛星の運用、電力網、その他の技術システムに支障をきたす可能性があります。
5つの重要な定義
プラズマ:電子 (-) やイオン (+) などの電荷を帯びた粒子。イオンは電子が取り除かれた原子です。プラズマのよく知られた例としては、火、雷、太陽などがあります。
放射:光。この本では、主に太陽の紫外線と X 線波を指します。
強制:条件に対する影響、調整、衝撃など。例: 太陽の気候強制 (太陽の気候への影響)。
宇宙天気:太陽からの放射やプラズマ、超新星、その他の宇宙のエネルギー現象と地球の相互作用。
反相関:反相関、逆相関、間接相関、負の相関など、さまざまな名前で呼ばれます。一方が上がるともう一方が下がるという意味であり、「相関がない」という意味ではありません。
例:日光と明るさは直接相関している
日光と暗闇は反相関している
イチゴの大きさと冥王星の軌道には相関関係がない
質問 6: コロナホールとは何ですか? また、コロナホールは宇宙天気にどのような影響を与えますか?
コロナホールは太陽のコロナにある磁場が開いている領域で、太陽風がより容易かつ急速に逃げることができます。これらの領域は、太陽画像の特定の波長では暗く見えます。コロナホールは、より高速で密度の低い太陽風の流れを生み出し、それが地球に到達すると地磁気の乱れを引き起こす可能性があります。CME の影響で見られる太陽風パラメータの同時変化とは異なり、コロナホールの流れは通常、密度が増加し、その後速度と温度が上昇するという特徴的なパターンを示します。
質問 7: 太陽高エネルギー粒子 (SEP) イベントとは何ですか?
太陽高エネルギー粒子イベントは、太陽フレアまたは CME による衝撃によって粒子 (主に陽子) が非常に高いエネルギーに加速されたときに発生します。これらの粒子は、太陽の爆発後数分から数時間以内に地球に到達する可能性があり、CME 自体よりもはるかに高速です。SEP イベントは、宇宙飛行士、高高度航空機、衛星に放射線の危険をもたらす可能性があります。また、地球の上層大気のイオン化を引き起こし、無線通信やナビゲーション システムに影響を与える可能性があります。
質問 8: 磁気嵐とは何ですか? その原因は何ですか?
磁気嵐は、太陽風から地球を取り囲む宇宙環境への効率的なエネルギー伝達によって生じる地球磁気圏の大きな乱れです。これらの嵐は主に、コロナホールからの CME または高速太陽風流によって引き起こされます。磁気嵐の間、磁気圏は圧縮され、宇宙の電流は大きく変化します。これにより、オーロラ活動の活発化、衛星軌道の変化、通信障害、さらには深刻な場合には電力網の障害が発生することもあります。
質問 9: 銀河宇宙線 (GCR) は地球にどのような影響を与え、太陽活動によってどのように変化するのでしょうか?
銀河宇宙線は、太陽系の外から発生する高エネルギー粒子、主に原子核です。これらは地球の大気圏を貫通し、雲の形成、雷の発生率、さらには人間の健康に影響を及ぼす可能性があります。地球における銀河宇宙線フラックスは、太陽活動と反比例します。太陽活動極大期には、太陽磁場が強くなり、太陽風が増加するため、銀河宇宙線に対するシールドとしてより効果があり、地球における銀河宇宙線フラックスが減少します。逆に、太陽活動極小期には、より多くの銀河宇宙線が地球の大気圏に到達します。
質問 10: 11 年周期の太陽活動とは何ですか? また、それは地球にどのような影響を与えますか?
11 年周期の太陽活動は、太陽黒点周期とも呼ばれ、太陽黒点数、太陽フレア、CME 頻度の変化を特徴とする太陽活動の周期的な変動です。この周期は、気候パターン、無線通信、衛星運用など、さまざまな地球システムに影響を及ぼします。太陽活動極大期には、太陽活動が活発になり、地磁気嵐やオーロラ現象が増えますが、地球に到達する宇宙線は減少します。太陽活動極小期には、その逆の影響が見られ、宇宙天気は概して穏やかになりますが、宇宙線フラックスが増加します。
この本から得られる 10 の重要かつ役立つポイント:
太陽活動は、総太陽放射量の変化だけでなく、これまで認識されていたよりもはるかに大きな影響を地球の気候や天候に及ぼします。
太陽が地球に与える影響は、磁気圏、電離層、地球全体の電気回路との複雑な相互作用を伴い、気象パターン、地震活動、さらには人間の健康にも影響を及ぼします。
太陽の周期、特に 11 年周期の黒点周期は、地球の気候の変動、ジェット気流、異常気象に大きな影響を与えます。
太陽活動によって変調される銀河宇宙線は、太陽活動極小期には宇宙線量が増加し、雲の形成や雷の発生率に影響を与えます。
コロナ質量放出のような大規模な太陽現象は地磁気嵐を引き起こし、電力網、衛星、通信システムに混乱をもたらす可能性があります。
太陽活動と地震発生、特に大規模な地震の発生との間に相関関係があることを示す証拠が増えています。
地球の磁場は弱まりつつあり、将来的には宇宙天気の影響を受けやすくなる可能性がある。
スーパーフレアやマイクロ新星などの極端な太陽現象は、稀ではあるものの、地球の気候や技術に壊滅的な影響を及ぼす可能性があります。
従来の気候モデルは、太陽放射量全体の変動のみに焦点を当てることで、太陽の影響を過小評価してきました。
宇宙天気を理解することで、地上の天気、気候の変化、さらには地質学的現象を予測する能力が大幅に向上する可能性があります。
質問 11: 11 年周期の他にどのような太陽周期がありますか?
11 年周期の太陽黒点周期のほかにも、いくつかの太陽周期が特定されています。22 年周期のヘール周期は、太陽の完全な磁気周期を表し、磁気極性が元の状態に戻ります。また、太陽周期の強さを調節する、グライスベルク周期として知られる約 80 ~ 88 年周期もあります。より長い周期には、200 年周期と、長期にわたる太陽活動の極小期と極大期を含む 400 ~ 440 年の「大太陽周期」があります。さらに、ハルシュタット周期と呼ばれる約 2400 年周期の証拠もあります。
質問 12: 太陽による気候強制力に関する理解は、時間の経過とともにどのように進化してきましたか?
太陽による気候強制力の理解は、従来の「太陽定数」の見方から大きく進化しました。当初、気候モデルは 11 年の太陽周期における太陽放射総量 (TSI) の 0.1% の変動のみを考慮していました。しかし、最近の研究では、このアプローチでは気候に対する太陽の影響を著しく過小評価していることが明らかになりました。現代の研究では、太陽風、宇宙線、地磁気活動の影響を考慮していますが、これらは TSI よりもはるかに大きな変動をもたらす可能性があります。太陽と地球の大気間の電磁結合の認識により、太陽と地球の相互作用に関するより包括的な理解も得られました。
質問 13: 太陽活動は ENSO や NAO などの主要な気候の変動にどのような影響を与えますか?
太陽活動は、エルニーニョ南方振動 (ENSO) や北大西洋振動 (NAO) などの主要な気候振動に影響を与えることがわかっています。太陽活動が活発な場合、これらの振動の正の位相が促進される傾向があり、活動が弱い場合、負の位相が促進されます。ENSO の場合、この関係には約 1 ~ 4 年の遅れがあります。太陽の力は、気圧システム、ジェット気流、ウォーカー循環などの大気力学の調整を通じて、これらの振動に影響を与える可能性があります。太陽によって引き起こされる大規模な大気パターンの変化は、今度は地域の気象パターンや長期的な気候傾向に影響を与える可能性があります。
質問 14: 全球電気回路 (GEC) とは何ですか? また、宇宙天気とどのように関係していますか?
地球電気回路は、電離層と地球表面の間を流れる電流のシステムです。これは、宇宙天気の影響を下層大気と結びつける上で重要な役割を果たします。地球電気回路は、太陽活動、宇宙線、および地磁気嵐の影響を受けます。晴天時には、高圧地域では電流が電離層から地面に向かって下向きに流れ、低圧地域や嵐の時には電流が上向きに流れます。宇宙天気イベントはこの回路を変調させ、雲の形成、雷の発生率、さらには地震活動にも影響を与える可能性があります。
質問 15: 宇宙天気は雲の形成と雷にどのような影響を与えますか?
宇宙天気は、いくつかのメカニズムを通じて雲の形成と雷に影響を与えます。太陽活動によって変調された銀河宇宙線 (GCR) は、大気中の電離を増加させ、雲凝結核の形成を促進する可能性があります。太陽活動極小期には、GCR フラックスが高くなり、一般的に低レベルの雲量が増加し、雷の発生率が高くなります。逆に、CME などの大規模な太陽現象が発生すると、大気の伝導率の変化により、雷が短期的に増加することがあります。これらの影響は、太陽活動、宇宙線、地球全体の電気回路の複雑な相互作用の一部です。
この本からの 15 のデータ ポイントと統計のリスト:
太陽風の速度は通常 300 ~ 400 km/秒ですが、激しい場合には 800 km/秒を超えることもあります。
太陽フレアは、A、B、C、M、X の対数スケールで分類され、各クラスは前のクラスの 10 倍の強さになります。
太陽の11年周期は、実際には9年から13年の間で変化します。
地球の磁場は 1800 年代以降、その強さを約 15% 失っています。
銀河宇宙線のフラックスは、11 年の太陽周期にわたって 5 ~ 10% 変動する可能性があります。
地球が太陽フレアから受けるX線エネルギーは、短期間で10倍から1000倍も変化することがあります。
1859 年の大規模な太陽嵐であるカリントン イベントでは、約 10^32 エルグのエネルギーが放出されました。
太陽のスーパーフレアは、潜在的に 10^34 エルグのエネルギーに達する可能性があり、これはカリントン イベントの約 100 倍の強さです。
地球の磁場が短時間反転する磁気偏移は、およそ 10,000 年から 15,000 年ごとに発生します。
最後の大規模な磁気異常であるヨーテボリ地震は、およそ 12,000 ~ 13,000 年前に発生しました。
1940年から2005年頃の太陽活動極大期における太陽活動は、わずか100年前の太陽活動周期の2倍の数のCMEを生み出しました。
太陽の極磁場は過去半世紀でその強度の約 40% を失いました。
今日、キャリントン級の出来事が起これば、インフラに2兆ドルの損害を与える可能性がある。
大規模なSEP事象発生時に宇宙飛行士や航空機の乗客は、がんを引き起こす量の放射線を浴びる可能性がある。
金星では最近、太陽の影響により、風速が 33% 増加したと考えられます。
質問16: 太陽活動と熱帯低気圧にはどのような関係がありますか?
太陽活動は熱帯低気圧の活動と相関関係にあることがわかっています。研究により、コロナ質量放出や高速太陽風流によって引き起こされることが多い磁気嵐が、熱帯低気圧の激化に影響を与える可能性があることがわかっています。この関係は、地球の磁気圏が弱まり、宇宙天気が大気のプロセスに直接影響を与えるようになるにつれて強まっているようです。注目すべき例としては、太陽活動が活発な時期にハリケーンが急速に激化することが挙げられます。そのメカニズムには、地球全体の電気回路の変調と、それが大気の力学に与える影響が関係していると考えられます。
質問17: 宇宙天気は人間の健康にどのような影響を与えますか?
宇宙天気はさまざまな形で人間の健康に影響を与える可能性があります。強い地磁気活動は、心臓発作や脳卒中などの心血管疾患の増加と関連しています。地磁気活動の極端な高低はどちらも、不安、うつ病、さらには自殺率の増加など、精神衛生への影響と関連しています。太陽活動極小期に増加する宇宙線は、特に宇宙飛行士や頻繁に飛行機に乗る人の認知機能に影響を与え、がんのリスクを高める可能性があります。これらの健康への影響は、体内時計の乱れ、メラトニン生成の変化、神経系への直接的な影響を介して媒介されると考えられています。
質問 18: 極端な太陽現象が地球の技術に及ぼす潜在的な影響は何ですか?
極端な太陽現象は地球の技術に深刻な影響を及ぼす可能性があります。キャリントンレベルの現象は、数週間から数か月続く広範囲の電力網障害を引き起こす可能性があり、インフラへの損害は推定 2 兆ドルに上ります。衛星は、強い太陽放射によって損傷を受けたり、動作不能になったりすることがあります。GPS や無線通信システムは、重大な障害を経験する可能性があります。携帯電話やインターネット サービスなどの日常的な技術も影響を受ける可能性があります。技術への依存度が高まるにつれて、現代社会はこれらの影響に対してより脆弱になり、地球の磁場の弱体化によって太陽現象の潜在的な影響が増幅される可能性があります。
質問19: 太陽活動と地震の発生はどのように相関していますか?
研究により、太陽活動と地震発生、特に大規模地震との間に相関関係が見つかっています。M8 以上の地震は、太陽極磁場のピークや極性反転の近くで発生する傾向があります。M6 以上の地震頻度の変動は、コロナホールの流れと関連しています。そのメカニズムには、地球全体の電気回路の変調が関与していると考えられており、これが地中に電流を誘導し、応力のかかった断層帯で地震活動を引き起こす可能性があります。ただし、これは科学界で現在も研究と議論が続いている分野であることに留意することが重要です。
質問 20: 「地球黒点」とは何ですか? また、地震予報とどのような関係がありますか?
「黒点」とは、全球電気回路 (GEC) が、電流が大気や地面を上下に流れることで、天候やその他の地球現象として現れる領域です。太陽の黒点に似ています。晴天の高圧地域では、電流は電離層から下向きに流れ、低圧地域や嵐では、電流は上向きに流れます。これらの黒点は、断層帯と相互作用する可能性のある過剰な電流が最も多く発生する場所を示すため、地震予測モデルで使用されます。研究者は、深発地震の前震などの他の要因とともに黒点を監視することで、潜在的な地震発生場所を予測する方法を開発しました。
質問 21: 微小新星とは何ですか? また、他の恒星現象とどのように比較されますか?
マイクロ新星は、太陽や他の恒星で発生する可能性のある新星爆発の小型版です。マイクロ新星は恒星物質の殻を放出しますが、その規模は従来の新星や超新星よりはるかに小さいです。マイクロ新星は太陽フレアよりエネルギーが強いですが、本格的な新星ほど壊滅的ではありません。マイクロ新星の明るさは通常 10^33^ から 10^37^ エルグですが、超新星の明るさは 10^43^ から 10^50+^ エルグです。より大きな恒星爆発ほど破壊的ではありませんが、太陽のマイクロ新星は地球の気候や技術システムに重大な影響を及ぼす可能性があります。
質問 22: 太陽がスーパーフレアや微小新星を発生させる可能性があることを示唆する証拠は何ですか?
いくつかの証拠から、太陽は超フレアや微小新星を発生させる能力がある可能性が示唆されています。太陽のような恒星の研究では、1000 年単位のタイムスケールで発生する超フレアが観測されています。地球上の氷床コアと樹木の年輪の分析により、1859 年のカリントン事件や西暦 775 年頃のより強力なカール大帝事件など、過去に発生した極端な太陽現象の証拠が明らかになりました。さらに、地球の地質学的記録にアルミニウム 26 や超ウラン元素などの特定の同位体が存在することから、太陽で過去に新星レベルの現象が発生したことが示唆されます。これらの発見と恒星物理学の理論モデルを組み合わせると、そのような現象はまれではあるものの、太陽で起こり得ることがわかります。
質問 23: 太陽のマイクロノヴァ現象は地球にどのような影響を与える可能性がありますか?
太陽のマイクロノヴァ現象は地球に壊滅的な影響を及ぼす可能性があります。急速な磁気偏向または逆転を引き起こし、地球の磁場保護を弱める可能性があります。この現象は、大気中の塵による急速な加熱とそれに続く冷却など、極端な気候変動を引き起こす可能性があります。大規模な電磁気障害を引き起こし、電気インフラの多くを破壊する可能性があります。放射線と粒子の流れは、人間やその他の生物に深刻な健康リスクをもたらす可能性があります。地質学的影響には、火山活動と地震活動の増加が含まれます。このような現象は、人間の文明をリセットする可能性があり、想像できる最も深刻な自然災害の 1 つになります。
質問 24: 磁気逸脱とは何ですか? また、磁気逸脱はどのくらいの頻度で発生しますか?
磁気偏向とは、地球の磁場が一時的に変動し、極が一時的に反転しますが、すぐに元の配置に戻る現象です。完全な磁気反転とは異なり、偏向は短時間で、通常は数千年かそれ以下しか続きません。証拠によると、これらのイベントは完全な反転よりも頻繁に発生し、およそ 10,000 年から 15,000 年ごとに発生します。ヨーテボリ イベントとして知られる最後の大規模な偏向は、約 12,000 年から 13,000 年前に発生しました。これらのイベントは磁場の強度が弱まる期間と関連しており、地球の表面に到達する宇宙放射線が増える可能性があります。
質問 25: 太陽系の他の惑星は宇宙天気によってどのような影響を受けますか?
太陽系の他の惑星も宇宙天気の影響を受けています。金星では、太陽風との相互作用の変化により、最大風速が 33% 増加しました。火星では、地震活動が原因不明に増加し、気温が大きく変化しました。木星の大赤斑は前例のない変動を示し、磁気圏の変化により、奇妙な電波信号を発し始めました。土星、天王星、海王星はすべて、大気圏で異常なスーパーストームを経験しました。太陽系全体でのこれらの変化は、地球だけでなく、太陽の影響のより広範なパターンを示唆しています。
質問26: 太陽活動と地球の磁場の強さにはどのような関係がありますか?
近年、地球の磁場の強さは急速に低下しており、1800 年代から 2000 年にかけて 10% 減少し、2010 年までに 15% 減少に加速しています。この弱体化は、太陽活動が活発な時期、特に 20 世紀後半の太陽活動極大期と一致しています。地球の磁場が弱まると、太陽風や宇宙線の侵入を受けやすくなります。この関係は双方向です。地球の磁場の変化は、太陽活動が地球に与える影響にも影響します。現在の弱体化は長期サイクルの一部である可能性があり、極端な太陽現象によって引き起こされたり加速されたりして、磁気偏向や磁気反転を引き起こす可能性があります。
質問 27: 銀河電流シートは太陽系にどのような影響を与える可能性がありますか?
銀河電流シートは太陽圏電流シートに似ていますが、規模がはるかに大きいです。太陽系が銀河を移動すると、定期的にこのシートを横切り、太陽と惑星がさまざまな銀河環境に晒される可能性があります。これらの横切りにより、太陽への塵やガスの集積が増加し、太陽の大気が不安定になる可能性があります。シートの磁気反転により、太陽のプラズマ不安定性も引き起こされる可能性があります。これらの相互作用により、太陽の微小新星現象や太陽活動のその他の重大な変化が引き起こされる可能性があります。銀河電流シートの影響は、太陽活動の長期サイクルと地球の気候変動の要因である可能性があります。
質問 28: 太陽観測衛星 (SDO) の主な構成要素は何ですか?
太陽観測衛星 (SDO) は、太陽活動を観測するための重要な衛星です。SDO には、いくつかの主要な機器が含まれています。
大気撮像アセンブリ (AIA) は、複数の波長で太陽の高解像度のフルディスク画像を提供します。
太陽の磁場をマッピングし、可視光を使用して太陽黒点を見ることができる太陽地震および磁気イメージャー (HMI)。
太陽の極端紫外線放射を測定する極端紫外線変動実験 (EVE)。
これらの機器により、科学者は太陽黒点などの表面の特徴からコロナのダイナミクスや磁場の構造まで、太陽活動のさまざまな側面を観測することができます。
質問 29: 総太陽放射照度 (TSI) は実際の太陽エネルギー出力とどのように関係していますか?
総太陽放射照度 (TSI) は、地球が全波長にわたって受ける放射エネルギーの観点から太陽の出力を測定します。ただし、TSI の変動 (太陽周期全体で約 0.1%) は、太陽が地球の気候や天候に与える影響を正確に表すものではありません。逆説的に、太陽活動が活発なときには、特定の波長が一時的に暗くなるため、TSI が減少することがよくあります。これにより、X 線、極端紫外線、粒子放出など、他の種類の太陽エネルギー出力の大幅な増加が隠される可能性があります。その結果、TSI のみに基づく気候モデルでは、地球の気候システムに対する太陽の影響が過小評価される可能性があります。
質問 30: 太陽地球物理学における熱結合と電磁結合の違いは何ですか?
熱結合とは、放射加熱の変動を通じて地球の気候に太陽が及ぼす影響についての従来の理解を指し、主に上層大気に影響を及ぼし、ゆっくりと下層に影響を与えます。このプロセスは比較的遅く、従来の気候モデルにおける 0.1% の TSI 変動を説明します。一方、電磁結合は、太陽風、地球の磁気圏、および地球全体の電気回路間の直接的な相互作用を伴います。このメカニズムは、大気柱全体に急速に影響を及ぼし、気象パターン、雲の形成、さらには地震活動にさえ影響を及ぼします。電磁結合は、太陽活動が地球のシステムに影響を与えるための、より直接的で潜在的に重要な経路を提供します。
質問 31: 太陽の高エネルギー粒子は地球上の大気と技術にどのような影響を与えますか?
太陽高エネルギー粒子 (SEP)、主に高エネルギー陽子は、地球の磁場を貫通し、大気と相互作用する可能性があります。これらは上層大気でイオン化を引き起こし、無線通信やナビゲーション システムを妨害する可能性があります。極端な場合、SEP は高高度飛行中の宇宙飛行士や乗客に放射線の危険をもたらす可能性があります。技術的には、SEP は衛星を損傷し、電子システムにシングル イベント アップセットを引き起こし、宇宙船の太陽電池パネルの劣化につながる可能性があります。地上では、SEP は電力線やパイプラインなどの長い導体に電流を誘導する可能性があります。また、SEP の影響はコロナ質量放出の到来に先行する可能性があるため、宇宙天気予報の複雑さにも寄与しています。
質問 32: 地球上の宇宙天気の影響において電離層はどのような役割を果たしていますか?
電離層は、地球に対する宇宙天気の影響を媒介する上で重要な役割を果たします。上層大気の帯電層として、太陽活動に非常に敏感です。太陽活動中、電離層はよりイオン化され、電波の伝播に影響を及ぼし、通信が妨害される可能性があります。また、電離層は地球全体の電気回路の重要な構成要素でもあり、宇宙天気の影響を下層大気に伝達します。電離層の密度と構造の変化は、GPS の精度に影響を与える可能性があります。さらに、電離層は宇宙と地球の下層大気の間の緩衝材として機能し、太陽活動からのエネルギーの一部を吸収するだけでなく、それを大気と地上のシステムに導きます。
質問 33: 太陽活動はジェット気流と大気循環パターンにどのような影響を与えますか?
太陽活動は、ジェット気流や大気循環パターンに大きな影響を与える可能性があります。太陽活動極大期には、ジェット気流がより強く安定する傾向がありますが、太陽活動極小期には、ジェット気流がより弱く蛇行し、ブロッキングパターンにつながる可能性があります。太陽によるジェット気流のこの変調は気象パターンに影響を与える可能性があり、太陽活動極小期には異常気象がより頻繁に発生する可能性があります。太陽活動は、ハドレー循環のような大規模な循環パターンにも影響を与え、太陽活動の活発化は通常、これらの循環の拡大と関連しています。大気循環のこれらの変化は、降水分布や気温異常への影響など、地球の気候パターンに広範囲にわたる影響を及ぼす可能性があります。
質問 34: 太陽の力を気候モデルに組み込む際の課題は何ですか?
太陽の強制力を気候モデルに組み込むには、いくつかの課題があります。まず、従来の太陽放射量 (TSI) への焦点は、太陽風、宇宙線、地磁気活動の影響を考慮していないため、太陽の影響を過小評価することにつながっています。次に、特に電磁結合と地球全体の電気回路を介した太陽活動と地球システム間の複雑な相互作用は、正確に定量化してモデル化することが困難です。3 番目に、スーパーフレアやマイクロノバなどの極端な太陽現象が発生する可能性があるため、確率は低いものの、影響の大きいシナリオが生じ、モデルに統合するのが困難です。最後に、地質学的な時間スケールと比較して詳細な太陽観測の期間が比較的短いため、長期的な太陽周期とその影響を完全に理解することが困難です。
質問 35: 宇宙天気を理解することで、地上の天気や地質学的現象を予測する能力がどのように向上するでしょうか?
宇宙天気を理解することで、地上の天気や地質学的事象を予測する能力が大幅に向上する可能性があります。太陽活動を天気モデルに組み込むことで、特に大規模な循環パターンの影響を受ける現象について、長期予報を改善できる可能性があります。太陽活動は熱帯低気圧の激化やジェット気流の挙動に関係しているため、宇宙天気に関する知見は、異常気象の発生確率と強度の予測に役立つ可能性があります。地質学的事象に関しては、太陽活動と地球規模の電気回路ダイナミクスに基づく地震予報という新たな分野が有望です。太陽風パラメータ、コロナホール流、地磁気指数を監視することで、地震リスクが増加する期間を特定できる可能性があります。地球システム科学へのこの統合アプローチは、さまざまな自然現象のより包括的で正確な予測モデルにつながる可能性があります。