太陽大図鑑 by クリストファー・クーパー
クリストファー・クーパー
バーモント法科大学院エネルギー環境研究所シニアフェロー。
マイアミ大学でコミュニケーションの学位、バーモント法科大学院でエネルギー法のJD(法学博士号)を取得。
専門はエネルギーに関する法律と政策。
2005年、ニューヨークを拠点に、アメリカのエネルギー政策を刷新し消費者の選択肢を広げることを目的としたNPO「Network for New Energy Choices(新エネルギー選択肢ネットワーク)」を設立。
太陽エネルギーと太陽活動の電力系統への影響について、Energy PolicyやThe Electricity Journalなどの学術誌や業界誌に幅広く論文を発表している …
詳しい図表で、
太陽についてのあらゆる情報を
解説するビジュアル大図鑑！
さまざまな角度から
わたしたちの太陽を解き明かす!
- 太陽の誕生とその構造
どのように宇宙が始まり、太陽が誕生したのか。太陽は何でできていて内部では何が起こっているのか。磁気、黒点、フレア、コロナ質量放出などについて、豊富な図表により詳しく説明。 - 太陽が地球にもたらすもの
地球上の生物が、光合成をしたりものを見たりすることができるのは、太陽の光を受けているからに他ならない。また、なぜ生命が地球に誕生しえたのかについても解説。 - 太陽研究の歴史
世界中の文化のなかで崇拝された太陽。人類が生きるうえで不可欠な太陽について究明しようとした人々―アリストテレス、プラトン、プトレマイオス、ガリレオなど―の研究について紹介。 - 太陽のエネルギー
電子機器に多大な被害を及ぼすと考えられる太陽風、人類の健康に影響する紫外線やビタミンD生成のしくみ、人類が利用する太陽エネルギーなど、さまざまな太陽の力について紹介し、太陽活動と気候変動との関係にも言及。 - 太陽の未来
この先、太陽はどうなってしまうのか?太陽の未来と、地球の未来について考察。
目次
1.太陽の誕生
・ビッグバン
・マイクロ波に見る初期の宇宙
・原始銀河
・超新星へ
・核融合:結合のエネルギー
・2人なら仲間
2.太陽の構造
・太陽をつくる層
・太陽風
・太陽の自転
・太陽の磁気
3.かけがえのない太陽
・太陽までの距離は?
・光あれ
・視覚の進化
・光合成の奇跡(そして災い)
4.太陽崇拝
5.太陽の歴史
・アリストテレスモデル
・プトレマイオスモデル
・太陽中心説(地動説)
・望遠鏡を発明したのは誰?
・分光法:動きに光をあて、星の組成を見る
・近代の望遠鏡
6.太陽の威力
・地球の磁気圏
・太陽エネルギーの利用
・力と力:太陽嵐
・太陽周期
7.太陽の未来
・燃料切れ
・赤色巨星段階
・白色矮星段階
・黒色矮星段階
・太陽の今後
MEMO
太陽大図鑑
◆太陽の年齢
・星雲（46億年前）
・原始星（46億年前）
・誕生：水素の燃焼が始まる（45億年前：太陽の年齢０歳）
・G型主系列星（45億年前から54億年後まで：太陽の年齢100億歳）
・水素の枯渇※（今から54億年後：太陽の年齢100億歳）
・赤色巨星（今から54億年後：太陽の年齢100億歳から110億歳）
・白色矮星(はくしょくわいせい)（今から64億年後：太陽の年齢110億歳からおよそ１京歳）
・黒色矮星(こくしょくわいせい)（今からおよそ１京年後：太陽の年齢１京歳超）
※太陽内の水素が枯渇すると
太陽自身が膨張して
地球が太陽に飲み込まれることになる。
◆太陽からのサプリメント：ビタミンD
厳密にいえば、ビタミンDはビタミンではない。
ビタミンは、生命維持に必要な有機化合物でありながら
生物が自ら生成することができないため、
食物から摂取しなければならない有機化合物を指す。
しかし、ほんどの哺乳類は、
太陽光を浴びてビタミンDを生成できるように
進化している。
実際、陸上で生活する動物は、３億5000万年前の
石炭紀の初期以来、自らビタミンDを作り出している。
その後異なる生物に進化しているが、
体内でビタミンDが生成される仕組みはほぼ同じである。
30分程度、身体全体を太陽光にあてるだけで、
光化学過程によって、
多くのサプリメントで得られる以上のビタミンDを
生成することができる。
医師たちは、
ビタミンDは人間の健康に役立つものだと考えている。
ビタミンDの欠乏は、骨軟化症（くる病）を
引き起こす可能性がある。
これは骨を軟化させその健康的な成長を妨げる病気で、
特に子どもに多く発症する。
ビタミンDの不足は
多発性硬化症やある種のガンとも関連づけれている。
最近の過度の紫外線対策に、
屋外で遊ぶよりも屋内でパソコンの前に座ることを
好む行動が組み合わされ、自然に生成されるビタミンD
の慢性的な欠乏症を引き起こしていると指摘されている。
さらに恐ろしいことに、ビタミンD欠乏は
自閉症発症率の増加に関連があることを示唆する研究もある。
摂取量はともかく、
自然に生成されたビタミンDを多く安定的に摂取することの
有益性は、多くの研究で裏付けられている。
◆地球から太陽まで
太陽を周回する地球の軌道は楕円形で、
２つの距離は軌道上の地球の位置によって変化する。
地球が太陽に最も近づく地点
近日点が１億4719万km、
地球が太陽から最も遠くなる地点
遠日点が１億5210万kmである。
地球が太陽に近づくと夏、
遠ざかると冬というように考えがちだが実際は違う。
地球は１年(365日）かけて、太陽の周りを回っている（公転）。
そして地球自身も24時間かけて１日１回、回転している（自転）。
この自転軸の向きは、
地球の公転面（軌道面）に対して垂直ではなく、
約23.4度傾いている。
そのような状態で地球が太陽の周りを回ると
・北極側が太陽を向く時期が北半球の夏
・南極側が太陽を向く時期が北半球の冬
・自転軸が太陽に垂直な時期（太陽は赤道上にくる）が春と秋
になる。
つまり、地球の公転に伴って夏➡秋➡冬➡春のように季節が繰り返される。
※地球は、自転する軸がかたむいたまま公転している。
そのために、地球から見た太陽の高さが季節によって変わる。
太陽の高さが変わると、
地面にあたる日光の量が変わり地面のあたたまり方もちがってくる。
夏は冬よりも太陽は高く、
日光がさす時間も長くなるので地面の温度も高くなり、
気温も高くなる。
◆太陽を追いかける
地球は、太陽の周りを約365日かけて公転しながら、
天の川銀河のなかをおよそ秒速232kmで疾走する
太陽を追いかけている。
これほどすさまじい速度でも、
太陽（と太陽系にあるその他すべてのもの）が
天の川銀河を周回するには２億4000万年かかる。
天の川銀河のなかで地球が太陽を追いかけているように、
太陽もまた銀河間のスペースを移動する天の川銀河を
追いかけている。
◆太陽をつくる元素
太陽のおよそ73.46%は水素でできている。
残りのほとんどは２つの水素が核融合して
つくられるヘリウム(24.85%)である。
太陽にあるそのほかすべての元素を
あわせても質量の2%にもならない。
太陽には表面といえるものは存在しない。
太陽を構成している物質は、
地球をはるかに超えて太陽系に広がっている。
正確にいえば、
太陽系にある、８個の惑星を含むすべてのものは、
太陽の「なかに」存在する。
とはいえ、中心核とその周りを取り囲む
いくつかの層を太陽と考えるほうがわかりやすい。
内側の層は表面の光球で終わり、
その光球の周りは、ぼんやりした大気のような
ものが取り囲んでいる。
太陽のほとんどがプラズマでできている。
プラズマは物質が加熱された状態のひとつで、
気体がそうであるように、
手にもてるようなはっきりした形や容積をもたない。
地球にいる私たちは、
物質は個体と液体と気体の３つのうちの
いずかの状態で存在すると考える。
しかし実際には、
宇宙にある物質のほとんどは、
プラズマという第４の状態で存在する。
物質を非常に高温にすると、
その原子は「イオン化」とよばれる現象を起こす。
簡単に説明すると、膨大な量のエネルギーが原子に
加えられ、電子が活発になって原子から飛び出すときに、
イオン化が起こる。
プラズマは、負に帯電する非常に活発な電子と、
電子が原子を飛び出した後に残る、
イオンとよばれる正に帯電する粒子で構成される。
ほかのすべての恒星と同じように、
太陽は全体がプラズマでできている。
太陽系の惑星空間にもプラズマがある。
私たちは太陽には表面も大気もあるように
思っているが、２つの区別は明確ではない。
表面は硬いわけではなく、太陽の大気中にあるのと
同じプラズマでできていて、
ほんの少し密度が高いだけ。
太陽の大気中にある密度の低いプラズマは、
外側の境界をさらに曖昧なものにする。
太陽系を膨大な空間で隔てられた個別の物体
（太陽、惑星、小惑星など）の集まりのように
考えがちだが、実際には、
これらすべての物体が浮かぶ巨大な
プラズマの海のようなものである。
◆核融合
太陽の原始星である
塵のかたまりが臨界温度に達したときに
核融合反応が起こり、
水素のヘリウムへの変換が始まった。
この水素の核融合が始まった瞬間、
私たちの太陽は「星」になった。
太陽はその生涯の90%を、
核融合による物質の変換をしながら過ごすことになる。
太陽と、太陽と同じくらいの大きさのほかの星は、
陽子連鎖反応と呼ばれる核融合のプロセスで水素をヘリウム
に変換する。
これは複数の段階からなるプロセスで、
物理学者がこれを理解するには何十年もかかった。