太陽とは？定義・核融合・特徴をやさしく解説
太陽とは何かをやさしく解説。核融合で生まれるエネルギーや光・太陽風の仕組み、特徴や地球への影響を図解でわかりやすく紹介。
太陽は、太陽系の中心にある星です。黄色い中型の恒星（G型主系列星）で、地球から見ると表面は可視光では黄色っぽく見えますが、宇宙空間で直接見るとほぼ白に近い光を放っています。太陽はエネルギーを、主に光として放出します。放出されるエネルギーには、光、赤外線エネルギー（熱）、紫外線、電波などがあります。また、「太陽風」として地球に届く粒子の流れも放出しています。
核融合とエネルギーの作られ方
これらのエネルギーの源は、核融合です。核融合とは、星の中心部（核）で起きている反応で、中心では高温・高圧のために原子核どうしが融合します。太陽では主に水素をヘリウムに変える「陽子-陽子連鎖反応（p-p連鎖）」が進行し、質量の一部がエネルギーに変わって放出されます（E=mc²）。太陽の中心温度は約1,500万度、表面（光球）の温度は約5,800度Kです。太陽の総放射（光度）は約3.8×1026ワットで、これは1秒間に大量のエネルギーを放出していることを意味します。
構造と主要な層
- 核（コア）：核融合が起きる場所。温度は約1,500万度、ここでエネルギーの大部分が生み出されます。
- 放射層：エネルギーが光（放射）として伝わる領域。光子が何千年もかけて外側へ伝わります。
- 対流層：温かいガスが上昇し冷えて沈む「対流」によってエネルギーが運ばれます。表面近くのダイナミクスの源です。
- 光球（表面）：目に見える「表面」。ここから可視光が放射されます。
- 彩層・コロナ：光球の上にある高温で薄い大気。コロナは数百万度にも達し、太陽風やコロナ質量放出（CME）の起点になります。
特徴と地球への影響
太陽は約46億年（約4.6×109年）前に誕生し、現在は主系列星として安定に光を放っています。太陽は、天の川銀河にある他の多くの星と同じように、約45億年あまり前から存在しています。主系列段階の寿命はおよそ100億年ほどで、太陽はこの段階にあるため今後も数十億年は安定に存在し続けると考えられていますが、やがて燃料の水素が枯渇すると赤色巨星へと進化します。
太陽活動には11年周期程度の太陽黒点周期や、太陽フレア、コロナ質量放出などがあり、これらは地球の磁気圏や電離圏に影響を与えます。強い太陽放射や太陽風の変動は衛星や通信、電力網に影響を及ぼし、また高緯度地域ではオーロラを引き起こします。
大きさ・質量・その他の数値
太陽の直径は地球の約109倍、半径は約69万6,000kmです。質量は1.9891×1030 kgで、地球の約33万3,000倍の質量に相当します。体積としては地球が太陽の中に約130万回入る大きさです。
まとめ — 太陽の役割
太陽は私たちの生命や気候の源であり、重力で太陽系をまとめる中心天体です。核融合によって放出されるエネルギーは、光や熱として地球に届き、生態系や気象、人工衛星などに直接的な影響を与えます。太陽の活動を観測・理解することは、宇宙天気の予測や将来の地球環境の理解に不可欠です。
地球から見た太陽の姿
太陽の物理
オリジン
科学者たちは、太陽が約45億6700万年前に、非常に大きなチリと小さな氷の雲から始まったと考えています。
その巨大な雲の中心では、重力によって物質が球状になっていた。ボールが大きくなると、内部の巨大な圧力によって核融合反応が起こり、そのエネルギーによってボールが加熱され、光り輝く。そのエネルギーでボールは熱を持ち、光り輝いた。
太陽から放射されたエネルギーは、残りの雲を自分から押しのけ、この雲の残りの部分から惑星が形成されたのです。
その仕組み
また、太陽を利用することで、太陽エネルギーを得ることができます。
オービット
太陽とその周りを回るすべてのものは、天の川の中にあります。太陽が公転すると、太陽系内のすべてのものを巻き込みます。太陽は1時間に82万kmの速さで動いている。その速さでも、1周するのに2億3千万年かかる。
外観上の特徴
太陽はすべてガスなので、表面の特徴が現れたり消えたりする。特殊な太陽望遠鏡で太陽を見ると、黒点と呼ばれる暗い部分が見えます。これは太陽の磁場によるものである。黒点が暗く見えるのは、太陽の他の部分が非常に明るいからである。
太陽の周りを回っている宇宙望遠鏡などでは、太陽の物質が巨大なアーチ状になって太陽から突如として伸びているのが確認されています。これを「太陽プロミネンス」と呼びます。太陽プロミネンスにはさまざまな形や大きさがあります。地球がすっぽり入るような大きなものや、手のような形をしたものもあります。また、太陽フレアも発生したり消えたりしています。
太陽黒点、プロミネンス、フレアは、11年ごとに稀になり、次に多くなり、そしてまた稀になる。
フォトスフィア
これが太陽の表面である。地球が太陽から受ける光は、この層から放射されている。この層の下では、太陽は不透明、つまり光に対して透明ではありません。
大気
太陽の大気は5つの層で構成されている。彩層、遷移領域、コロナは、太陽の外側の光球表面よりもはるかに高温である。アルベン波が通過してコロナを加熱しているのではないかと考えられている。
太陽の最も冷たい層である最低温度帯は、光球の上約500kmにある。温度は約4,100K（3,830°C）である。太陽のこの部分は、一酸化炭素や水などの単純な分子が形成されるのに十分な温度である。これらの分子は、分光器と呼ばれる特殊な装置を使って太陽上で見ることができる。
特に日食時には、月が太陽の大部分を覆い、最も明るい光を遮っているため、彩層は太陽の最初の層として見ることができる。
太陽遷移領域とは、太陽の大気のうち、彩層とコロナと呼ばれる外側の部分の間にある部分である。紫外光を感知できる望遠鏡を使って、宇宙から見ることができる。太陽遷移領域は、非常に異なる2つの層の間にあります。下部では、光球に接しており、重力によって特徴が形成されています。上部では、移行層はコロナに接しています。
コロナは太陽の外側の大気で、太陽の他の部分よりもはるかに大きい。コロナは、太陽風となって宇宙空間に継続的に放出され、太陽系内を満たしている。コロナと太陽風の平均温度は約100万〜200万K（180万〜360万°F）。最も高温の領域では8,000,000〜20,000,000K（14,400,000〜36,000,000°F）になる。なぜコロナがこんなに熱いのかは分かっていない。日食時やコロナグラフと呼ばれる装置で見ることができます。
太陽圏とは、太陽風のプラズマで満たされた太陽の薄い外層大気のことである。冥王星の軌道を越えてヘリオポーズまで伸びており、星間物質と衝突する境界を形成している。
日食
日食は、月が地球と太陽の間にあるときに現れます。イギリスで最後に見られた部分日食は、2017年8月21日でした。
月食は、月が地球の影を通過するときに起こる現象で、満月のときにしか起こらない。1年間に起こる月食の回数は0〜3回で、皆既月食よりも部分月食の方が7〜6回ほど多い。
太陽の運命
天体物理学者によると、私たちの太陽はG型の主系列星で、寿命の途中にあるという。約10億年後には、太陽エネルギーの増加によって地球の大気や海洋が沸騰します。さらに数十億年後には、太陽はさらに大きくなり、赤色巨星になると考えられています。太陽の大きさは現在の250倍、1.4AU（2億1,000万キロ）にもなり、地球を飲み込んでしまう。
地球の運命はまだ謎に包まれています。長期的には、地球の未来は太陽に依存しており、太陽は今後50億年の間、かなり安定していると言われています。計算上では、地球はより広い軌道に移行する可能性があります。これは、太陽の質量の約30％が太陽風で吹き飛ばされるためです。しかし、超長期的には、太陽が巨大化して地球は破壊されるでしょう。太陽のような星が赤色巨星になるのはもっと後のことです。太陽は水星、金星、そしておそらく地球の軌道を超えて膨張します。いずれにしても、太陽がその段階に到達する前に、海や空気は消えてしまうだろう。
太陽はこれ以上大きくなれないところまで来ると、層がなくなり、惑星状星雲を形成する。やがて太陽は縮小して白色矮星となる。その後、数千億年から1兆年かけて、太陽は黒色矮星へと消えていくのである。
質問と回答
Q:太陽は何型星ですか?
A: スペクトルクラスから見て、太陽はG型主系列星です。
Q:太陽はいつから存在するのですか?
A:太陽は45億年余り存在しています。
Q:太陽の大きさは地球と比べるとどのくらい?
A:太陽の幅は地球の約100倍です。
Q:太陽の質量は?
A:太陽の質量は1.9891×1030kgで、地球の質量の33万3000倍です。
Q:太陽の中に地球が何個入るか?
A:地球は130万個入ります。
Q:太陽はどのようなエネルギーを発しているのでしょうか?
A:太陽は、赤外線（熱）、紫外線、電波、光などさまざまなエネルギーを出しています。また、粒子の流れも出していて、「太陽風」として地球に届いています。
Q:太陽のコアにあるエネルギーは、どのくらいで外に出ていくのでしょうか?
A:太陽のコアにあるエネルギーが逃げ出すには、1万年から17万年かかると言われています。
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