NASAのパーカー太陽探査機は、大胆な探査ミッション中に太陽嵐の原因を見事に特定しました。 2021年11月、探査機は危険を冒して太陽に850万キロメートル離れたところまで接近し、太陽風の詳しい構造を発見した。これにより、太陽の大気である太陽コロナの隙間を通って、膨大な量の荷電粒子が太陽系全体に押し込まれます。
NASA が重要な洞察を提供
カリフォルニア大学バークレー校の物理学者スチュアート・ベイル氏とメリーランド大学カレッジパーク校のジェームズ・ドレイク氏によると、探査機が収集したデータにより、高速太陽風がどのように形成されるのかをこれまでで最も詳細に知ることができたという。彼らは、ある種の磁気フィードバックがこの強力な自然の力を駆動する役割を果たしていると示唆しています。
ドレイク氏は、NASA の支援によって得られたこの知識の実際的な意味を強調します。「風は太陽から地球に多くの情報を運びます。そのため、太陽風の背後にあるメカニズムを理解することは、地球にとって実際的に重要です。これは、太陽がどのようにエネルギーを放出し、通信ネットワークに脅威をもたらす磁気嵐を引き起こすかを理解する私たちの能力に影響を与えるでしょう。」
太陽嵐の影響は多岐にわたる可能性があり、特に磁場と電磁波に依存する技術に対する影響は多岐にわたります。衛星や通信システムは強力な放射線によって混乱または損傷し、GPS サービス、放送、インターネット接続の停止を引き起こす可能性があります。送電網は過負荷や障害に対しても脆弱です。
コロナホールは一見不穏に見えるかもしれないが、実際には太陽の磁場で定期的に発生する現象である。この磁場の変化がコロナの現象として現れます。穴は、磁力線が閉じたループを形成するのではなく、開いて外側に広がるときに形成されます。これにより、コロナ内に低温で密度の低いプラズマのパッチが生成され、肉眼では見えませんが、極紫外線でははるかに暗く見えます。
ジェットの起源としての超顆粒細胞
風は荷電粒子を太陽系の奥深くまで運び、そこで地球の上層大気と相互作用して壮大なオーロラを引き起こしたり、衛星の運用や無線通信に混乱をもたらしたりする可能性があります。コロナホールは太陽の11年の活動周期中いつでも出現する可能性がありますが、 太陽活動極大期には極付近に留まる傾向があり、その数はより多く、より広範囲に広がります。
パーカー探査機は 2021 年 11 月に太陽に接近した際、好都合な位置にあるコロナホールを観測し、これらの領域のこれまでで最も正確な観測を提供しました。得られたデータは、コロナホールがシャワーヘッドのように機能することを示しました。つまり、磁力線が太陽の表面に出入りする点でほぼ均一な光線が生成されます。これらのジェットは、ベイルが「超顆粒化セル」と呼ぶものによって生成されます。これらは、大規模な対流が磁場を下向きの漏斗状の構造に引き込み、磁場を強化する領域です。
「彼はどこからでも来たわけではない」
研究の一環として、研究チームは、太陽の磁気的に複雑な領域では、磁気リコネクションとして知られる大規模なプロセスで磁力線がもつれたり、引き裂かれたり、再結合したりする可能性があることを発見した。このプロセスでは大量のエネルギーが放出されます。彼らは、交換再接続と呼ばれるプロセスで開いた磁場と閉じた磁場が再接続すると、太陽風が形成される可能性があると仮説を立てています。
あるいは、風はコロナホール内のアルフベン波による粒子の加速から発生する可能性があります。 NASAの探査機からのデータは、粒子が信じられないほどの高速で移動していることを示しています。これは、アルフベン波による加速よりも交換接続の可能性が高いことを示唆しています。ベイル氏は、「これらの漏斗構造内の磁気再結合が高速太陽風のエネルギー源である」と結論付けています。
「それは単に冠状穴のどこからでも来るのではなく、冠状穴内で下部構造を形成して超顆粒化細胞を形成します。それは、対流に伴う磁気エネルギーの小さな束から生じます。私たちの結果は、再接続が原因であるという強力な証拠を提供すると信じています。」
スチュアート・ベール
出典: カリフォルニア大学; 「コロナホール内の高速太陽風の発生源としての交流再接続」 (Nature、2023)