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太陽

太陽

太陽の直径は地球の約109倍です。主な質量は水素です。

地理

キーワード

太陽, 太陽の構造, 太陽系, 天の川, 水素, ヘリウム, 融合, 太陽フレア, 太陽黒点, 光球, 彩層, 光冠, 太陽風, 合粒, 太陽紅炎, 宇宙探査, 天文学, 原子物理学, 素粒子物理学, 地理, 物理

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シーン

銀河

太陽系の中心的な恒星である太陽は銀河系の中心から2万5千-2万8千光年離れています。我々の太陽の寿命はおよそ120億年であり、現在はその半分を経過しています。中心核で燃料となる水素が使い果たされると、太陽は膨張を開始して赤色巨星の段階に入ります。
地球と太陽の距離は1億5千万kmであり(天文単位)、光はこの距離を8.3分で進みます。

直径は地球の109倍です。太陽の質量の四分の三は水素に占められています。太陽核で熱核融合によってエネルギーが放出しながら水素がヘリウムに変化します。太陽の内圧力は1平方センチメートルに当たり1億5千万トンがかかっています。
太陽の中の全ての物質はプラズマ状態であるので、地帯によって自転速度が異なります。赤道地帯の自転速度(約25日間)は高緯度の自転速度(約32日間)より速いです。この現象によって、太陽の磁場が乱れ紅炎太陽黒点が生じます。大気が複数の層(光球彩層コロナ)に分類され、徐々に惑星間物質に溶け込みます。
太陽は銀河系の中心の周りを一周するに2億2500万年-2億5000万年かかり、公転速度が220km/sです。

用語解説:

恒星:巨大で、高温で、自らを発するガス体の天体です。質量がもたらす重力による収縮に反する圧力を内部に持ち支えます。核において、原子核の融合によって大量のエネルギーが放出され、放射されます。表面温度は数千度を超えます。大気は主に水素から構成されます。物質は球体の内部構造を形成します。

天文単位:天文学で用いられる長さの単位です。地球太陽平均距離、または地球の公転軌道の長径の半分に相当します(149,600,000 km)。

太陽フレア:太陽の光球と彩層に起こる急な爆発現象です。この現象は太陽黒点の近くに発生します。太陽フレアは一日9-10回発生し、10-45分ぐらい続きます。

紅炎:太陽表面の上に発生する輪状、または間欠泉のようなガスの突出です。太陽より大きく見える場合もあります。電離した粒子は磁力線に沿って動きます。

太陽風:太陽のコロナから吹き出される電離した粒子の流れであり、主に電子陽子が含まれています。

太陽黒点:太陽表面の周りの部分より磁場強いところです。直径が20万kmに達する場合もあります。寿命が様々で数時間の黒点もありますが、数か月ほど存在する寿命が長いものもあります。

オーロラ:地球の極地方近辺にみられる一時的な発光現象です。オーロラは大気に入る電離した粒子により発生されます。酸素原子窒素原子励起によって生じ、発生は太陽表面の現象(黒点など)と関係があると思われています。

太陽

  • 彩層
  • 粒状化
  • 太陽黒点
  • 太陽紅炎
  • 太陽フレア
  • コロナ

断面図

  • 彩層
  • 対流層
  • 200万K
  • 放射層
  • 核 1450万K
  • 光球 6000K
  • コロナ

データ:

– 直径: 1 ,392 ,000 km (地球の109倍)​

– 質量: 1.989 · 10³⁰ kg (地球の333 ,000倍)

– 平均密度: 1.4 g/cm³

– 表面温度: 5, 780 K

– 自転周期: 25.4日

– 光度: 3.85 · 10²⁶ W (6300 W/cm²)

融合過程

アニメーション

  • 彩層
  • 対流層
  • 放射層
  • 核 1450万K
  • 光球 6000K

画像

  • 太陽黒点
  • 太陽黒点
  • 太陽フレア
  • 太陽フレア
  • 太陽紅炎
  • 太陽紅炎
  • コロナ
  • コロナ

ナレーション

太陽は多くの古代文明で超自然的存在と考えられ、神として崇拝されました。エジプトでアメン、メソポタミアでシャマシュ、ギリシャでアポロとして崇拝されました。
ギリシャ人の哲学者、アナクサゴラスは紀元前5世紀に、初めて科学的な説明を提案しました:太陽が高温で光を発する鉄の球体だと考えていました。このまれな考えは冒涜だと判断され、アナクサゴラスは投獄されました。ガリレオ・ガリレイは望遠鏡を製作した後、太陽も観測し、黒点の存在を発見しました。その後、アイザック・ニュートンプリズムを使用して白色光を分光しました。ウィリアム・ハーシェルも1800年頃この方法を使って、赤外線を発見しました。

19世紀に、ヨゼフ・フォン・フラウンホーファーは実験によって太陽のスペクトルの中で吸収線を発見しました。吸収線で太陽大気の化学組成を分析できます。1939年に、ハンス・ベーテ核融合の理論を発見しました。この理論で太陽の中のエネルギー発生を解説できます。
太陽を初めて観測した宇宙探査機であるNASAのパイオニアは1959年と1968年の間に太陽へ送りました。これらの宇宙探査機は太陽を中心にして地球と同じ距離で公転しました。太陽風を調べて、太陽の磁場がパイオニアによって発見されました。
西ドイツとアメリカによる太陽探査機ヘリオス1号は1974年に打ち上げられ、水星の公転軌道以内で太陽を観測しました。宇宙ステーションスカイラブから宇宙望遠鏡を使って太陽によるX線放射を調べました。

宇宙探査機ユリシーズは惑星の軌道面を離れて太陽を観測しましたので、太陽の極地方に関して多くのデータを送信しました。最も重要な太陽探査機の一つであるSOHOは常に太陽と地球の間に位置しています。1995年から可視光線範囲と紫外線範囲でも写真を撮影しています。
現在、多くの新しい探査機で太陽が観測されています。太陽活動は地球の気候に大きな影響を及ぼしているので、太陽の観測は非常に重要です。
太陽から放射されるエネルギーは幅広く利用されます:ソラーパネル太陽熱発電所で発電し、ソーラーコレクターで太陽のが利用されます。

普通の恒星である太陽は黄色矮星です。太陽の寿命は120億年だと推定されています。現在はその半分が経過していると思われ、つまり46億年前に形成されました。
構成する物質の四分の三を占める水素核融合によってヘリウムに変化します。この過程によりエネルギー(高エネルギーを持つ光子)が放出されます。
中心核で燃料となる水素が使い果たされると、太陽が収縮し、核の温度が上がることによって水素炭素に変化します。この過程によって更にエネルギーが発生され、恒星は数百倍に膨張します(おそらく地球も飲み込まれます)。表面温度は現在の温度より下がり、太陽が赤色巨星になります。この状態は比較的に短いです。

核融合が止まった後、内部の圧力が下がり、恒星は自分の重力によって崩れます。最終的に、地球と同じ大きさで、密度が非常に高くて、温度が高い白色矮星になります。白色矮星は数千万年で冷却します。

太陽が固体状ではなくプラズマ状態の物質から形成されているので、地帯によって自転速度が異なります。赤道地帯の自転速度はは極地方の自転速度より速いです。赤道地方の自転周期は25日であり、極地方の自転周期は32日です。大気が複数の層(光球彩層コロナ)に分類され、徐々に惑星間物質に溶け込みます。日食の時、コロナが観察できます。

太陽系の質量の99.87%は中心的な恒星に集中しています。太陽は巨大な質量を持つため、重力は非常に強いです。太陽の重力によって太陽系が保たれ、中の惑星と他の小さな天体の動きを安定されています。
太陽が主に紫外線可視光線赤外線として大量のエネルギーを放出します。それ以外は少量のガンマ線X線電波など他の種類の放射線も放出されます。

太陽に電離した粒子(主に陽子電子)が吹き出される現象は太陽風と呼ばれています。太陽核の推定温度は1400-1500万Kに迫ります。太陽核には3x10¹¹気圧の圧力があり、密度は155 g/cm³です。

太陽の直径の四分の一を占める太陽核原子炉として機能します。ここで軽元素の融合により重元素が形成されます。この過程で、高エネルギーの光子で構成されるガンマ線X線としてエネルギーが放出されます。

この融合過程で水素同位体である重水素三重水素原子核が融合されます。重水素の核には陽子が一つと中性子が一つ含まれ、三重水素の核には陽子が一つと中性子が二つ含まれています。この反応により二つの陽子と二つの中性子を含むヘリウムが形成されます。この反応で一つの中性子光子としてエネルギーが放出されます。陽子と陽子の間の反発力衝突によって消えます。これは非常に高い温度によって速度が速くなった水素原子の場合は可能になります。

太陽は現在のように60-70億年間放射し続けることができます。太陽核は太陽の直径の70%まで占める放射層に覆われています。この層において、光子がよく衝突したり、吸収されたり、放出されたりします。光子は太陽表面に出るまで1万年かかる場合もあります。
太陽表面の近くに、直径の25-30%を占める層には対流ができています。この層は対流層と呼ばれています。熱は物質の流れによって光球に運ばれ、光球から宇宙へ放出されます。

太陽の大気は主に軽元素から形成されます。大気の組成は水素(71%)、ヘリウム(27%)からなり、その他に重元素が2%含まれています。水素は太陽核の35%を占めます。

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