Category Archives: 地学・宇宙

太陽フレアの脅威(人類の滅亡?)

 

「○○年○月○日に世界が滅亡する」という終末思想はいつの時代も世間を騒がします。
もちろん、ノストラダムスの大予言をはじめこれまでそういった類の「予言」は当たったことがありませんが(私たちは生きています!)、近いところでは「2012年12月23日世界滅亡論」がちょっとした話題になっているそうです。それはマヤ文明の暦が2012年12月23日という中途半端なところで終わっていることに由来しているそうです。

個人的には「マヤ暦滅亡論」も眉唾だろうとは思うものの、この話を聞いた時に思い出したことがあります。それは数年前にNASAが発表した「2013年の太陽フレアの脅威」です。
ニュースソース(画像元)⇒2013 – Solar flare could turn sky red, wipe internet and paralyse earth

関連記事⇒X-1.4クラスの太陽フレア発生!

太陽フレアとは

フレアとは火炎(燃え上がり)のことですが、太陽フレアとは太陽の活動域で突発的におきる爆発現象のことを言います。多くは太陽の活動が活発なときに太陽黒点の付近で発生します。

フレアの大きさは通常数万km程度であり、威力は水素爆弾10万~1億個と同等です。

フレアの発生時には、多くのX線、ガンマ線、高エネルギー荷電粒子が発生し、高エネルギー荷電粒子が地球に到達すると、デリンジャー現象磁気嵐オーロラ発生の要因となります。

太陽フレアの脅威

大規模な太陽フレアが起きると、その脅威は3段階で地球に届きます。

(1)8分程度で電磁波が到達

宇宙空間を漂う人工衛星は直接影響を受けて次々と地球に落下。飛行機の運行やGPSなども含めて多くの通信システムに支障をきたし交通機関は麻痺するでしょう。加えてTV、ラジオ、携帯電話などの通信もできなくなり、大きな混乱が起きることが予想されます。


(2)数時間で放射線が到達

放射能を遮断できる施設内にいないと被曝してしまいます。

(3)数日後にコロナからの質量放出が到達

これに伴って磁気圏内に生成される電気エネルギーが原因となって発生した誘導電流が送電線に混入し、停電や電力システムの破壊を招き、電力網が停止する恐れがあります。都市を中心に世界的に電力供給に影響が出ることが見込まれ、復旧に莫大な資金がかかり、経済的な損失を招くことになります。

NASAが招集した研究チームによると、もしこのような大規模な太陽フレアが起きれば、被害額はアメリカだけでも「最初の1年間で1~2兆ドル」にのぼり、「完全復旧には4~10年」を要すると予測しています。しかしこれは、地球全体におよぶ被害のごく一部にすぎません。もし大規模なフレアが起これば、社会に大混乱が生じ文明は19世紀初頭に戻ると予想されています。

過去の太陽フレアによる被害

《1859年》

過去最大の巨大なフレアは 1859年に発生し、その際には、地球の空の3分の2が赤いオーロラによって血のように真っ赤に染まりました。この時にはヨーロッパ及び北アメリカ全土の電報システムは停止し、電信用の鉄塔は火花を発し、電報用紙は自然発火しました。

《1989年》

1859年の太陽フレアに比べれば、ずっと小さな太陽フレアが1989年に発生しました。この時はカナダのケベック州を直撃。電力システムを破壊し、9時間にわたって停電600万人に影響し、復興に数カ月を要しました。

スーパーフレア

1859年規模の太陽フレアが起きた場合でも、現代社会は甚大な被害を被ると思われますが、通常のフレアの100倍~1000倍のエネルギーを放出する大爆発(スーパーフレア)が数百年~数千年に1度の割合で起きる可能性があることが最近の研究で分かっています。(参考⇒京大、スーパーフレアの統計化に成功

これまでは恒星のすぐ近くを巨大な惑星が公転している場合に、恒星表面の磁力線の向きが歪むことでスーパーフレアが起きると考えられてきました。つまり「そのような惑星を持たない太陽ではスーパーフレアは起きない」というのが通説でした。

しかし、NASAのケプラー天文衛星の膨大な観測データから、8万3000個の太陽型恒星の120日間の活動データを調べたところ、近傍に巨大な惑星を持たない恒星でもスーパーフレアが起きる可能性は十分あることが分かりました。ちなみに過去450年間には太陽ではこのようなスーパーフレアは起きていないことが分かっています。

恒星のフレアで吹き飛ばされる惑星の大気

地球から63光年かなたの恒星のHD 189733はこぎつね座のあれい星雲(M27)のそばある8等星で、双眼鏡でも確認することができる「身近」な恒星です。


その星の周りを回る「ホットジュピター」(木星型の巨大ガス惑星)HD 189733bは、主星との距離は約500万kmと地球から太陽までの距離の30分の1程度しかなく、たった2.2日で主星の周りを1周します。このため内部大気の温度は摂氏1000度以上にもなっています。

ハッブル宇宙望遠鏡が2010年と11年にこの惑星系を観測し、発生するフレアを調べた結果、この惑星では1秒あたり1000トンの速度で大気が蒸発していることが判明しました。下の図は、HD 198733bが主星のフレアによって大気を吹き飛ばされている様子の想像図です。
画像元(NASA)⇒A Change in the Air(クリックすると大きな画像が見られます)

最近観測された太陽フレア

下の図は2012年7月6日にNASAの太陽観測衛星「ソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー (SDO)」が、捉えた太陽フレアの様子です。
画像元(NASA)⇒Independence Day Solar Fireworks(クリックすると大きな画像が見られます)

いたずらに不安を煽るつもりはさらさらありませんが、大規模な太陽フレアはおゆそ100年に1度程度の割合で起きていることと、11年周期の太陽活動サイクルが最近は遅れ気味であることなどから、NASAは2013年の5月に大規模な太陽フレアが起きる可能性が高い、と予想したようです。大規模な太陽フレアが発生するにしても、地球とは違う方向に向いてくれることを祈るばかりです…。

追記(2013年5月18日):
実際、2013年の5月13日~14日にかけて、大規模な太陽フレアが観測されました。

今後2週間、通信衛星や放送衛星などの人工衛星、全地球測位システム(GPS)での高精度測位の誤差の増大などに注意する必要がある――。独立行政法人の情報通信研究機構(NICT)が警告している。

NICTは5月13日~14日に合計4回の大型の「太陽フレア」と呼ばれる現象を確認、この現象に伴いほぼ同時刻に「デリンジャー」現象の発生も確認した。

太陽フレア現象とは、太陽の黒点群で生じる爆発現象。太陽フレアで強い紫外線やX線、電波などが放射されるだけでなく、高温のガスが放出される「CME」という現象が生じることもある。太陽フレアは、小規模なものからA、B、C、M、Xの順にクラス分けされる。今回確認された太陽フレアはXクラスになる。

「太陽にご用心:今後2週間、人工衛星やGPSなどに障害起きる可能性–NICT警告 -CNET Japan」より

関連記事⇒X-1.4クラスの太陽フレア発生!

 

今日の動画

HUGE explosion on the Sun on June 7, 2011
SODが2011年6月7日に捉えた中規模太陽フレア

Dramatic change spotted on a faraway planet WWW.GOODNEWS.WS
上記のHD 189733bの大気が主星のフレアによって「蒸発」している様子です.

火星から送られてくる写真

 

先日、NASAが火星の巨大クレーターの超高解像度パノラマ写真を公開しました。
(タイトルをクリックすると画像元のより大きな画像が見られます)

Greeley Panorama on Mars

これは、現在火星で活動しているNASAの太陽電池式の探査機「オポチュニティ」が撮影して地球に送信してきたものです。写真下部に見えるのは、オポチュニティの太陽電池のパネルなど。また画像は地面等の物質の違いがわかりやすいように着色されています。

オポチュニティ

オポチュニティは2003年にアメリカ航空宇宙局 (NASA) が打ち上げた、火星探査車(マーズ・ローバー)ミッションを担う2機のうちの1機です。もう1機の名は「スピリット」
探査車は当初90日間の保証期間を超えて作動することは予想されていませんでしたが、NASAが想定した耐用期間をはるかに過ぎた現在も性能を維持したまま活動を続け、火星の地質学的な分析を行っています。火星は寒冷で乾燥していて、アルミ製の探査機はさびることがないため、今では半永久的に活動しつづけるのではないかと言われています。

このミッションの最大の功績は、火星の表面に水が存在しなければ作られない岩石があることが分かったことでした。これによって火星には過去に大量の水が存在していたことが確実視されるようになりました。

探査機を悩ませる火星の砂嵐

とはいえ、探査機は常に順調だったわけではありません。

火星は「夏」に星全体を覆ってしまうような大規模な砂嵐が起きます。この「砂」が探査機の敵なのです。

オポチュニティは2005年の4月から6月にかけて走行困難な砂丘に突入し、いくつかの車輪が砂に埋まってしまいました。この時は6週間以上に渡って地球上で実験を繰り返し、機能を失わずに脱出するための策が検討され、数センチレベルの緻密な作戦によって、何とか脱出することができました。

また2009年5月にはスピリットがやはりやわらかい砂地に車輪がとられ身動きがとれなくなりました。こちらは残念ながら2010年1月にNASAは砂地からの脱出を断念。以後は静止観測を行なっています。

火星の青い夕焼け

Sunset on Mars

私は2005年にスピリットが捉えたこの火星の青い夕焼けの写真が好きです。
火星の大気の主成分は二酸化炭素で、気圧は地球の1/150。赤道付近の平均気温は-40℃…
そんな荒涼とした世界に沈む青い太陽のことを思うと、なんとも言えない寂寥感を感じます。
ちなみに夕空が地球のように赤く見えないのは、火星大気には粒の粗いちりがたくさん含まれ、赤い光が届くのをじゃまするためです。

火星の美しい写真


その他、オポチュニティやスピリットから送られてきた火星の美しい写真をご紹介します。
タイトルをクリックすると画像元(NASA)のより大きな写真が見られます。

Color Panorama of ‘Santa Maria’ Crater for Opportunity’s Anniversary

Opportunity’s Empty Nest

Late Afternoon Shadows at Endeavour Crater on Mars

Heart-shaped Feature in Arabia Terra

Rover Arrives at Endeavour Crater on Mars

Opportunity at Santa Maria Crater

Intrepid Crater on Mars

(おまけ)

From Mars with Love



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天の川(七夕に寄せて)

 

Milky Way Above Easter Island

今日は七夕
天の川を隔てて引き離されてしまった織姫彦星が、カササギの翼にのって川を渡り、年に一度の逢瀬を楽しむ日です♪と、いうことで今日は天の川について書きたいと思います。

残念ながら今夜は本州の大部分が雨のようなので、星空を見ることは難しそうですが、晴れている時に見える夏の星座は次の通りです(クリックで拡大します)。


織姫星はこと座のベガ(0等級)
彦星(彦星、牽牛星)はわし座のアルタイル(1等級)
で、はくちょう座のデネブ(1等級)と共に「夏の大三角形」を作ります。
夏の大三角形は天頂付近にあるので比較的見つけやすいと思います。

天の川が帯状に見える理由


どうして天の川は帯状に見えるのでしょうか?
私たちが「天の川」として見ているのは銀河系の中心方向の姿です。銀河系は2000億個くらいの恒星の大集団で太陽もそのうちの1つです。銀河系は直径約10万光年の薄い円盤のような形をしており、太陽系は銀河系の中心からやや外れて、円盤のほぼ中心面上に位置しています。そのため、銀河系の中心方向の「いて座」付近は多くの星が重なって明るく見えます。これが天の川の正体です。


[画像元:JSTバーチャル科学館

天の川をよく見ると、白く輝く星々の間を割くように黒い部分がありますが、ここには星がないのではありません。この黒い部分には、ガスや塵(ちり)から成る複数の「暗黒星雲」があって、その向こうにある星をかくしているのです。

下の画像は、いて座の方向を中心に天の川を撮影したものです。銀河系を円盤に沿った方向から見ていることが分かると思います。

なぜ天の川を”Milky Way”と言うのか?


全能の神ゼウスは浮気相手の子であるヘラクレスに不死の力を与えようとして、妻のヘラが眠っている間に、その乳を吸わせようとしました(とんでもない神様ですね…)。しかし、ヘラクレスが乳を吸う力が強く、痛みに目覚めたヘラは驚いて赤ん坊を突き放してしまいます。その勢いでヘラの乳が飛び散り、天に広がって「ミルクの道」になりました。
…という神話が「Milky Way」の由来です。
ちなみに「銀河(ギャラクシー galaxy)」という単語は、ギリシャ語で「ミルキー(ミルク状の)」を意味する「galaxias」を語源としています。

天の川の美しい写真


天の川の美しい写真を集めてみました。
タイトルをクリックするともっと大きな画像を見ることができます。
(画像はすべてAstronomy Picture of the Day Archive(NASA)より)


The Milky Way Over Tenerife


Milky Way Over Piton de l’Eau

The Milky Way Over Tenerife] 

Mangaia’s Milky Way

A Journey Through the Night Sky


The Milky Way Over the Peak of the Furnace] 


The Milky Way Over Ontario

《七夕伝説(おまけ)》
キッズgoo こども歳時記より引用

昔むかし、天の川の西岸に、織姫という娘が住んでいました。織姫は天を支配する天帝の娘で、機織りの名手。毎日のように美しい布を織り上げる織姫を、天帝はとてもかわいがっておりました。やがて織姫も年頃になり、そろそろ結婚相手を探さなければなりません。そこで天帝は、東岸に住む彦星を引き合わせました。彦星は働き者の牛使いで、とても評判のいい青年だったからです。そしてお互いを気に入り恋におちたふたりは、めでたく夫婦となりました。
ところが結婚してからというもの、夫婦仲が良すぎて一緒に遊んでばかりいます。織姫は機も織らず、彦星は牛の世話もせず、仕事をさぼってばかりなのです。これに怒った天帝は、天の川をへだててふたりを離れ離れにしてしまいました。
これで再び仕事に取り組むだろう……天帝はそう期待していましたが、ふたりとも悲しみに明け暮れるばかりで仕事にもなりません。そこで、一生懸命仕事にはげむことを条件に、七夕の夜に限って再会することを許したのです。
こうして七夕になるとカササギの翼にのって川を渡り、年に一度のデートをするようになりました。

皆さんの願い事が叶いますように(^_-)-☆



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月の本当の姿を求めて

 

皆さんは月の色を何色だと思っていますか?

月の色といえば、白(あるいはやや黄味がかった白)という印象を持っている人が多いと思いますが、それは皆さんが月のカラー写真をほとんど見たことがないからです。月は衛星であり自分で光ることはないので、太陽からの光を反射して光ります。(詳しくは過去記事⇒星の色)すなわち、月の色とは月の表面を覆っている鉱物が太陽の光を反射した時の色なのです。

当然、月の表面には様々な鉱物が散らばっています。その、それぞれの鉱物の反射光の違いをやや強調してデジタル処理した写真がこれです。

これはラッセル・クローマンというアマチュア天文家の写真です。
意外な感じがしますよね?

同じような写真ですが、クレイグ・レントという人のHPにもこのような写真がありました。

レント氏いわく、月の高地に当たるところにはシリコンやカルシウム、アルミニウムがあり、「月の海」と呼ばれる低地には玄武岩や鉄、チタンが含まれているとのこと。赤土色に見えている部分が「月の海」、そして青く見えるところが高地だということです。
いずれもデジタル処理をして色を強調した写真なので、実際にこのように見えるわけではありませんが、少なくとも月世界はモノクロの世界ではないようです。

月の鉱物地図

グーグルムーンをご存知でしょうか?

これはアポロ計画によって、撮影されたり採取されたりしたデータを元に月面をグーグルマップと同じ感覚で月面を散策できるサイトでとても面白いのですが、右上の「chart」をクリックすると、

の様な鉱物の種類によって色分けされた「鉱物の地図」を見ることができます。たくさんの種類の鉱物が散らばっているのが分かりますね。
Web版のこのグーグルムーンで「散策」することができるのは、アポロ計画で明らかになった月の表側(地球側)の一部分だけで、月の全球を見ることはできませんが、グーグルアースの中の「月」レイヤーでは、月の全球を3Dで散策することができて感激です。
Google Earth で月面着陸(グーグルアースのインストールが必要です)

実はグーグルがこのような全球の3D地図を作ることが出来たのは、日本の月周回衛星「かぐや」がデータを提供したからです。グーグルアースではかぐや搭載のハイビジョンカメラによる画像も楽しむことができます。

かぐや計画

日本の月周回衛星かぐや(SELENE)は、2007年9月14日に打ち上げられ2009年6月11日に月面に制御落下させられるまでの約1年半、月を周回しながら様々な観測を行いました。
JAXA 月周回衛星「かぐや(SELENE)」

[かぐや観測イメージ:画像元JAXA

かぐや計画の主な成果

《月全球の3D地図の作成》
約677万地点を観測したデータを使い、従来よりも詳細な月の地形図を作成。月の最高峰は10.75キロメートル(従来の値を約3キロ上回る)、最深部がマイナス9.06キロメートルであるといったことが分かりました。

《ハイビジョンカメラによる画像》

NHKのハイビジョンカメラで月面の他、「満地球の出」などの撮影に成功。半影月食が起きた2009年2月19日には、月から見た地球の「ダイヤモンドリング」の撮影に世界で初めて成功しました。

「満地球の出」

「ダイヤモンドリング」


《月の裏側の重力異常の観測に成功》

重力異常とは、それぞれの地点での重力値から、月全体の平均の重力値を引いた差のことを言います。

左側が表で、右側が裏。赤色は重力が強く正の重力異常、青色は重力が弱く負の重力異常を示します。表と裏側では重力異常が異なるのが分かります。
この重力異常の違いは、月が形成された当時の冷却速度が表と裏で違うからだと考えられています。表側は月ができてしばらくの間(数億~5億年)は温かかったのに対して、裏側はかなり速く冷えたのではないかと思われます。

《月面日照量の調査》
月の極点での日照量を正確に測定し、月面で最大の日照率は北極域で89%、南極域で86%であり、永久日照の地域
がないことが明らかになりました。また、月に永久影が存在することも分かりました。将来の月面基地では、太陽光が重要なエネルギー源となりますので、日照率の詳細が分かったことは、基地の候補地を決めるうえで大変役立ちます。

などなど…他にもたくさんあります。

詳しくは⇒かぐやのこれまでの主な科学的成果(JAXA)

かぐや2号計画(SELENE-2)

日本初の月面着陸探査機の計画があります。それが2010年代半ば頃に打ち上げが予定されている「かぐや2号(SELENE-2)計画」です。

突然ですが、この写真を見たことがあるでしょうか?

[画像元:NASA
これは、アポロ11号計画によって人類が初めて月面に到達した時に遺された「足あと」です。文字通りの「人類最初の第一歩」として感慨はもちろんあるのですが、この写真は月の表面についても雄弁に語っています。

例えば、地球上でかわいた大地の上に踏み出した時、このような足あとはつくでしょうか?つきませんね。月にこのような足あとがついたのは、月の表面が「砂だらけ」だからなのです。この砂のことを「レゴリス」と言います。

かぐや計画によって、外から見て得られるデータは十分な量が集められましたが、レゴリスの下がどうなっているかを詳しく調べるためにはどうしても、月の表面に着陸する必要があります。表面のレゴリスを払い落として岩石の真の姿を観測したり、さらにその下の月の内部の構造を調べたりすることが計画されています。

また、将来月面基地をつくるにあたって地盤や現地で調達できる材料の有無の調査なども期待されています。

かぐや2号で使われる技術は世界的にも最先端のものです。「かぐや」に続いて、「かぐや2号」も成功させることで、「月探査と言えば日本!」と言われる位の立場を築いてほしいなあ、と個人的には思います(^_-)-☆



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ヒッグス粒子について

 

「ヒッグス粒子とみられる粒子発見」のニュース(⇒NHK NewsWeb)が大きな話題になっています。(^_-)-☆

「ヒッグス粒子」という名前は昨年末くらいから「発見間近!」と騒がれて、よく耳にするようになりましたが、一体どんな粒子なのでしょう?
一言で言えば、ヒッグス粒子とは「『質量』を作り出す粒子」です。
あっ、ここで「え…?何いってんの?」と読む気を無くさないで下さいね。
これから説明しますm(_ _)m

“重さ”と”質量”の違い


まず重さと質量の違いについて。地球上でこの2つの違いを実感することはありませんので、「重さ」と「質量」は、ほぼ同じ意味として使われていると思いますが、物理的にはこの2つの言葉は意味が違います。端的に言うと、

 重さ:物体に働く重力のこと
 質量:物体の動かしにくさのこと 

です。
まず、重力というのは質量に比例し、

重力=質量(m)×重力加速度(g)

で定義される量です。
例えば月では重力加速度が地球の1/6なので物体に働く重力(重さ)も地球の1/6になりますし(地球で体重60kgの人が、月面で体重計に乗ると体重計は10kgを指します)、重力加速度がゼロの(万有引力が及ばない)宇宙空間では、物体に”重さ”はありません。 

[画像元:F_Master

一方、質量は物体に固有の量です。地球上でも、月でも、宇宙空間でも変わることはありません。質量の小さいリンゴはどこにあっても動かしやすく、質量の大きい自動車はどこにあっても動かすのが大変です。…ということで、質量とは物体の動かしにくさを表す量のことを言います。

[画像元:国際リニアコライダー計画

ヒッグス粒子とは

そして、その動かしにくさを生み出している粒子こそ、「ヒッグス粒子」なのです。
ヒッグス粒子は空間を埋め尽くしています。
例えるなら、体育館を埋め尽くす群衆のようなものです。そしてこの体育館の中に有名人が入ってきたとします。すると有名人は群衆に取り囲まれてなかなか前に進めませんね。群衆(ヒッグス粒子)のせいで動きづらくなっているわけです。この場合質量は、有名の度合いに例えることができます。

光の速度が不変な理由

相対性理論の元になった「光速度不変の原理」をご存知でしょうか?これは「光はどんな観測者に対しても常に秒速30万kmで移動する」という原理ですが(詳しくは⇒相対性理論超入門)、光が速度不変なのは光が特別だからではありません。光は「質量」(=動かしにくさ)がゼロなので、ヒッグス粒子によって邪魔されることなく自然界で到達できる最高速度で動くことができます。そして、その最高速度がたまたま秒速30万kmだったというこです。一方、光以外の粒子は質量を持つので、自然界の最高速度で進むことはできません。

先の例えで言えば、光はまったく無名の「ただの人」で、群衆に取り囲まれることなく、最も速いスピードで通り抜けることができるというわけです。
逆に言えば、光は質量を持たないために、秒速30万km未満で移動することはできません。光の粒子はこの世に生まれた瞬間から光速で動き続ける宿命を持っていると言えます。

神の粒子

もしヒッグス粒子がなければ、私たちの体を作っているどんな素粒子(電子など)も光速で進んでしまい、その場にとどまっていられなくなります。物体の構造が保たれているのは、空間をヒッグス粒子が埋め尽くしてくれているおかげで、素粒子の運動が制限されているからなのです。つまり、ヒッグス粒子がなければ、我々人間はもちろん、どのような物質も存在できません。その意味でヒッグス粒子は「神の粒子」とも呼ばれています。

なぜ世紀の大発見なのか?

1960年代以降、素粒子物理学の「標準モデル」において、私たちの宇宙は17の素粒子から成り立っていると予言されました。

これまでにクォークやレプトンなど16個については実験で確認されてきましたが、最後の1つ、ヒッグス粒子だけが見つかっていませんでした。この「標準モデル」はこれまでのすべての実験データを矛盾なく説明することができるのですが、もしヒッグス粒子が存在しないことが分かってしまうと、現在の標準モデルは正しくない、ということになってしまいますので大問題だったわけです。つまり、今回のヒッグス粒子の発見は50年かけて発展

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