2007年03月13日

デジカメで記録する

光球より下の層では太陽は電磁波に対して不透明になっている。光球より上では太陽光は散乱されることなく宇宙空間を直進する。光球の粒子密度は約1023個/m3である。これは地球大気の海面上での密度の約1%に相当する。光球よりも上の部分を総称して太陽大気と呼ぶ。太陽大気は電波から可視光線、ガンマ線に至る様々な波長の電磁波で観測可能である。太陽光のスペクトルは約6,000Kの黒体放射に近く、これに太陽大気の物質による吸収線(フラウンホーファー線)が多数乗っている。

光球の表面にはしばしば黒点と呼ばれる暗い斑点状の模様が現れる。黒点部分の温度は約4,000Kと周辺に比べて低いために黒く見える。

太陽内部の物質は極端な高温のために全てプラズマの状態にある。このため、太陽は赤道付近の方が高緯度の領域よりも速く自転している(赤道での自転周期は約25日、極近くでは約28日)。この太陽の差動回転のために、太陽の磁力線は時間とともにねじれていくことになる。ねじれて変形した磁力線はやがて磁場のループを作って太陽表面から外へ飛び出して、太陽黒点や紅炎(プロミネンス)を作ったり、フレアと呼ばれる爆発現象を引き起こしたりする。太陽活動のサイクルは、古い磁場が一方の極から引き剥がされてもう一方の極まで達する周期に対応している。太陽磁場は太陽黒点の11年周期ごとに一回反転する。

太陽は過去の超新星の残骸である星間物質から作られた第2世代の星であると考えられている。この根拠は主に、鉄や金、ウランといった重元素が太陽系に多く存在していることにある。なぜならば、これらの重元素の成因としては、質量の大きな高温の星の内部で元素合成によって作られるという過程が最も可能性が高いシナリオだからである。

中心核では熱核融合により水素原子4個がヘリウム原子1個に変換されるために圧力が僅かに下がり、それを補うために中心部は収縮し、温度が上がる。その結果核融合反応の効率が上昇し、明るさを増していく。45億年前(太陽誕生から1億年後)に主系列星の段階に入った太陽は、現在までに30%ほど明るさを増してきたとされている。今後も太陽は光度を増し続け、主系列段階の末期には現在の2倍ほど明るくなると予想されている。

我々の太陽は超新星爆発を起こすのに十分なほど質量が大きくない。最近の研究では太陽の主系列段階は約109億年続くとされており、63億年後には中心核で燃料となる水素が消費し尽くされ、中心核ではなくその周囲で水素の核融合が始まるとされる。その結果、重力により収縮しようとする力と核融合反応により膨張しようとする力のバランスが崩れ、太陽は膨張を開始して赤色巨星の段階に入る。外層は現在の170倍程度にまで膨張する一方、核融合反応の起きていない中心核は収縮を続ける。この時点で水星と金星は太陽に飲み込まれ、消滅しているだろうと予想されている。

76億年後には中心核の温度は約3億Kにまで上昇し、ヘリウムの燃焼が始まる。すると太陽は主系列時代のような力のバランスを取り戻し、現在の11〜19倍程度にまで一旦小さくなる。しかし水素とヘリウムが2層構造で燃え続けるために燃費は悪く、その安定した時期は1億年程度しか続かない。やがて中心核がヘリウムの燃えかすである炭素や酸素で満たされると、水素とヘリウムの2層燃焼が外層部へと移動し、太陽は再び膨張を開始する。最終的に太陽は現在の200倍にまで巨大化し、膨張した外層は現在の地球軌道近くにまで達すると考えられるが、最近の研究では赤色巨星段階の初期に起こる質量放出によって惑星の公転軌道が外側に移動するため、地球が太陽に飲み込まれることはないだろうとされている。

赤色巨星の段階に続いて太陽は脈動変光星へと進化し、これによって外層の物質が放出されて惑星状星雲を作る。その後、太陽は白色矮星となり、何十億年にもわたってゆっくりと冷えていく。このシナリオは質量の小さな恒星の典型的な一生である。その意味で太陽は非常にありふれた星であると言える。

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遠い昔を懐かしむ

地球型惑星は、質量・体積ともに小さいため、太陽系外の恒星系に存在する惑星として発見することが、木星型惑星に比べてきわめて難しかった。

しかし観測技術の発達から、2005年にはアメリカの探査チームが地球から15光年離れた赤色矮星グリーゼ876において、地球質量6〜7倍の地球型惑星とみられるグリーゼ876d を発見。さらに同年、重力レンズを用いた観測により約2万光年先の距離にて、地球質量5倍程度の惑星OGLE-2005-BLG-390Lb を報告した。

これらは「スーパーアース(巨大地球型惑星)」と呼ばれ、太陽系の地球型惑星と比較するとやや質量は大きい。しかし主成分は地球などと同様、岩石(一部は氷)とされており、今後更なる低質量の惑星発見が期待されている。

また、ヨーロッパ南天天文台が原始惑星系円盤の内側領域で、地球型惑星の材料となる岩石質微惑星の形成が進んでいるという観測結果を報告したことや、シミュレーション(数値計算実験)技術の発達から、多くの恒星に地球型惑星が存在する可能性があるという考え方が強くなってきている。

太陽(たいよう、sun)は銀河系の恒星の一つで、太陽系の物理的中心である。天の川銀河の中心からの距離は約2万8千光年である。典型的な主系列星で、スペクトル型はG2V(黄色)である。推測年齢は約46億年で、主系列星として存在する期間の半分を経過しているものと考えられている。地球から太陽までの平均距離は約1億5000万kmである。この平均距離は地球太陽間距離の時間平均と考えても、地球の軌道長半径と考えてもどちらでも差し支えない。なお、地球から太陽までの平均距離の正確な値は1億4959万7870kmで、これを1天文単位(AU)と定義する。

また別の意味として、ある任意の惑星系の惑星から見てそれが周りをまわる中心の恒星を太陽と呼ぶことがある。

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得意分野

命名(めいめい、naming)とは、人、物、商品、土地、時代、気候、ほか概念化可能な対象一般に対して、それを他から区別し、指示できるようにする為に、一意的な記号(一般に言葉、文字)を与える行為である。

一般に命名は無名の対象に名前をつける行為を指し、既に名前がある対象に名前をつけなおす場合は、改名と呼ばれることが多い。またすでに誰かが使用している人名を、他の誰かが引き継ぐ場合は襲名と呼ばれる。命名は「正式名称を決定する」という厳格な行為を指すのに使われることが多く、略称、愛称、蔑称などを新しく作り出しても、命名行為と呼ばれることはあまりない。 さらに正式な命名権者による命名の過程を経ずに生まれた名称が広く使用されていて、かつ公的にその名称を正式名称とする判断がまだなされていない場合、そのような名称は通称または俗称と呼ばれるが(それが社会の中の一部の集団にしか理解できない場合であれば隠語と呼ばれる)、このような名称を新しく作り出すこともまた命名行為とは言わない。

太陽系の起源は、宇宙空間に漂う星間雲にある。星間雲は水素が主成分で、これにヘリウム、微少量の(天文学的にいう)重元素が混ざっている。星間雲の形成は、銀河系円盤内の密度波によるとする説が有力である。近傍で超新星爆発が起こるなどの何らかのきっかけがあると星間雲の内部でガスが圧縮され、密度むらが生じる。相対的に密度が高い部分は自己重力により収縮し、周囲のガスを付加しながら高密度化する。この高密度化した部分で恒星が誕生する。

星間雲はもともとわずかに回転しているため、収縮した部分は、その中心(原始星)の周囲に、重力が向心力として働く回転円盤を形成する。回転円盤内では、微少量の重元素のうち固体を形成する成分が赤道面に沈積し、ここで微惑星が誕生する。この微惑星が衝突合体(集積)を繰り返して成長したものが惑星である。

岩石質、金属質の微惑星が集積してできた惑星は固体惑星あるいは地球型惑星と呼ばれる。水やメタン、二酸化炭素の氷などが存在できない領域で形成されるので、必然的に恒星に近い場所で誕生する。

posted by ピヨピヨ at 15:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 日記 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

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