太陽風：太陽圏、宇宙天気、惑星への影響

性質と挙動

地球軌道における太陽風の典型的な速度は、毎秒数百キロメートルから数百キロメートルの範囲である。太陽半径の数倍の距離では流れは超音速となり、太陽圏の終端領域に到達するまでその状態を保つ。太陽風は太陽磁場を宇宙空間へ運び出し、惑星間磁場や、ストリーム、衝撃波などの大規模構造を生み出す。一般的な二つの成分として、コロナホールから発生する高速風と、太陽の赤道域およびストリーマーに関連する低速風がある。コロナ質量放出（CME）として知られる一過性の噴出は、より高密度で高速のプラズマと強い磁場を注入し、定常的な流れを乱すことがある。

起源、周期、変動性

太陽風は、太陽の高温の外層大気であるコロナに起源をもつ。そこでの磁気過程がコロナ・プラズマを加熱・加速し、太陽の重力から脱出させる。太陽風の性質は、およそ11年の太陽活動周期に伴って変化する。太陽活動極大期には噴出やCMEがより頻繁になり、活動極小期には持続的なコロナホールに由来する高速風がより広範囲に見られる。局在する領域、衝撃波、相互作用領域により、数分から数年にわたる時間尺度で変動が生じる。

惑星、彗星、技術への影響

太陽風が惑星に到達すると、その惑星固有の磁場や大気があればそれらと相互作用する。地球の磁場は流れの大部分をそらし、エネルギーを極域へ導いてオーロラを発生させる。太陽風擾乱によって引き起こされる宇宙天気は、衛星の機能を妨げ、通信の性能を低下させ、宇宙飛行士や宇宙機に放射線上の危険をもたらしうる。強力な地磁気嵐は地上で停電を引き起こしており、とりわけ1989年のケベック大停電が著名である。また、1859年のキャリントン嵐のような歴史的事象は、社会に及ぼしうる影響を評価する際の基準となっている。太陽風は彗星のコマと尾も形作る。彗星の氷が昇華すると、新たに放出されたガスと塵は流れによって尾へと掃き集められる。この尾は彗星の軌道の後方ではなく、太陽とは反対の方向を向く。さらに、火星のような天体の希薄な大気は、持続的な太陽風との相互作用によって侵食される。

観測と探査

太陽風の直接研究は、宇宙ミッションと実験における主要な研究対象である。観測装置は粒子フラックス、組成、速度、磁場を測定し、プラズマの状態を特徴づける。歴史的な研究には、アポロ計画の一部として粒子を採取して実験室で分析した、アポロ時代の太陽風組成実験が含まれる。近年ではACE、Wind、Ulysses、パーカー・ソーラー・プローブなどの探査機が、さまざまな距離と緯度で太陽風を探査し、その三次元構造と、粒子加速および乱流の微視的物理を明らかにしてきた。

太陽風が重要である理由

• 太陽風は、地球近傍空間と惑星間航行を遮蔽し形作る太陽圏環境を規定する。
• 太陽風の相互作用は宇宙天気を駆動し、衛星、電力網、宇宙における人間活動に直接的な影響を及ぼす。
• 太陽風の研究は、基本的なプラズマ過程と、銀河内の他の恒星風の挙動を理解する助けとなる。

入門的な背景およびミッションの詳細については、太陽・太陽圏科学に関する資料を参照のこと：荷電粒子、陽子、電子、プラズマ、太陽圏、太陽系、星間相互作用、宇宙飛行士の放射線、宇宙機への影響、地球の磁場、オーロラ現象、ケベック大停電、彗星の尾、昇華、揮発性物質の放出、太陽風組成実験、アポロ計画。