太陽物理学
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太陽物理学（接頭辞「helio」、アッティカ語の「hḗlios 」 （太陽を意味する）と名詞「physics 」（物質とエネルギーとその相互作用の科学）から成り、太陽と太陽系の関係に関する物理学です。[ 1 ] NASAは[ 2 ]太陽物理学を「（1）太陽と太陽系のつながりに関する科学の包括的な新用語、（2）地球の宇宙環境の探査、発見、理解、（3）太陽 のような恒星の影響を受ける宇宙の領域における関連する現象すべてを統合するシステム科学」と定義しています。
太陽物理学は、太陽内部、大気、磁場など太陽そのものを研究する太陽物理学よりも範囲が広い。太陽が地球や太陽系内の他の天体に与える影響、および宇宙の状態の変化に焦点を当てている。主に地球や他の惑星の磁気圏、電離圏、熱圏、中間圏、上層大気に関係する。太陽物理学は、太陽、コロナ、太陽圏、ジオスペースの科学を組み合わせ、「宇宙線と粒子加速、宇宙天気と放射線、ダストと磁気再結合、原子力発電と太陽内部の力学、太陽活動と恒星の磁場、大気圏と宇宙プラズマ、磁場と地球規模の変化」、そして太陽系と天の川銀河の相互作用など、さまざまな天文現象を網羅している。
歴史と語源
「太陽物理学」（ロシア語：гелиофизика ）という用語は、ロシア語の科学文献で広く使用されていました。大ソビエト百科事典第3版（1969-1978年）では、「太陽物理学」を「[...]太陽の物理学 を研究する天体物理学の一分野」と定義しています。[ 3 ] 1990年、ソ連、そして後にロシアと旧ソ連における上級学位の責任を負う高等認証委員会は、「太陽物理学と太陽系物理学」という新しい専門分野を設立しました。 2001年頃より前の英語の科学文献では、「太陽物理学」の研究を説明するために「太陽物理学」という用語は散発的に使用されていました。[ 4 ]したがって、これはフランス語の「héliophysique」とロシア語の「гелиофизика」からの直訳でした。 2001年、NASAゴダード宇宙飛行センターのジョセフ・M・ダビラ、ナット・ゴパルスワミー、バーバラ・J・トンプソンは、国際地球観測年（ IGEY）の50年後に、後に国際太陽観測年（2007～2008年）として知られる年の準備の中で、この用語を採用しました。この目的でこの用語を採用するにあたり、彼らは太陽の影響範囲（太陽圏）全体を包含するほどその意味を拡大しました。この新たな意味の拡大をいち早く提唱したジョージ・シスコーは、次のような特徴づけを行いました。
「太陽物理学は、気象学と天体物理学のユニークな融合である環境科学を包含し、太陽圏内の磁化されたプラズマと中性粒子がそれら自身および重力物体とその大気と相互作用することに特有の一連のデータとパラダイム（おそらくほとんどが未発見の一般法則）から構成されます。」
2006年半ば頃、 NASA科学ミッション局太陽地球接続部門のディレクターであったリチャード・R・フィッシャーは、 NASA長官から、部門の簡潔な新しい名称を考え出すよう求められました。「物理学」で終わる方が良いでしょう。[ 5 ]彼は「太陽物理学科学部門」を提案し、これはそれ以来使用されています。太陽物理学科学部門では、「太陽物理学」という用語を、太陽圏とそれと相互作用する物体、特に惑星の大気と磁気圏、太陽コロナ、そして星間物質の研究を指すために使用しています。
太陽物理学研究は、NASAの太陽系に限定された狭い視野を超えて、より広範な物理プロセスの網に直接結びついています。太陽物理学は、太陽物理学から恒星物理学全般にまで及び、原子核物理学、プラズマ物理学、宇宙物理学、磁気圏物理学の複数の分野を包含しています。太陽物理学の科学は、宇宙天気の研究の基盤であり、惑星の居住可能性の理解にも直接関わっています。
背景
太陽は活動的な恒星であり、地球はその大気圏に位置しているため、両者の間にはダイナミックな相互作用が存在します。太陽の光は地球上のあらゆる生命と活動に影響を与え、地球上の生命を支え、生存させるエネルギー源となっています。しかし、太陽は太陽風と呼ばれる高エネルギー粒子の流れや、生命に害を及ぼしたり進化を変えたりする放射線も発生させています。地球の磁場と大気圏という保護シールドの下、地球は生命が進化し繁栄してきた宇宙の中の島と見ることができます。[ 6 ] [ 7 ]
地球と太陽圏の相互に絡み合った反応が研究されるのは、地球がこの目に見えない環境に浸っているためです。地球の下層大気という保護繭の上には、帯電・磁化された物質と透過性放射線、そして高エネルギー粒子が絡み合ったプラズマスープが存在します。現代の技術は、太陽の磁気活動によって引き起こされる上層大気と地球近傍宇宙環境の激しい擾乱である宇宙天気の極限の影響を受けやすいのです。オーロラ現象の際に地表に発生する強力な電流は、現代の電力網を混乱させ、損傷させる可能性があり、石油・ガスパイプラインの腐食にも寄与する可能性があります。[ 8 ]
太陽物理学研究プログラム
太陽の内部構造を解明し、地球の磁気圏が太陽活動にどのように反応するかを理解するための手法が開発されてきました。さらなる研究では、太陽と太陽系の関係を特徴づける複雑な相互作用の完全なシステムを探求することに取り組んでいます。[ 6 ] [ 7 ]
数十年にわたる研究を定義する主な目的は3つあります。[ 6 ] [ 9 ]
- 太陽、太陽圏、惑星環境全体にわたるエネルギーと物質の流れの変化を理解すること。
- 宇宙プラズマシステムの基本的な物理プロセスを調査する。
- 地球-太陽系の変動の起源と社会的影響を定義する。
太陽圏
プラズマとそこに内在する磁場は、惑星および惑星系の形成と進化に影響を与える。太陽圏は太陽系を銀河宇宙放射線から守っている。地球は磁場によって遮蔽され、太陽および宇宙粒子放射線、そして太陽風による大気の浸食から守られている。火星や金星のように遮蔽磁場を持たない惑星は、これらのプロセスにさらされ、異なる進化を遂げる。地球では、磁場は時折極性反転を起こし、その強度と構成が変化し、外部放射線源からの惑星の遮蔽効果を変化させる。[ 10 ]
磁気圏
地球の磁気圏、電離圏、上層大気の変化を解明し、その影響の特定、予測、緩和を可能にする。太陽物理学は、地球近傍のプラズマ領域が宇宙天気にどのように反応するかを理解することを目指している。この複雑で高度に結合したシステムは、地球を最悪の太陽擾乱から守り、同時にエネルギーと質量を地球全体に再分配している。[ 9 ] [ 10 ]
参照
参考文献
- ^ Gough, DO (1983). 「太陽震学からの最初の推論」. Physics Bulletin . 34 (12): 502– 507. Bibcode : 1983PhB....34..502G . doi : 10.1088/0031-9112/34/12/019 .
- ^太陽物理学。太陽の新科学 - 太陽系連携：科学技術のための推奨ロードマップ 2005-2035。; https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20090010233
- ^ “Гелиофизика | это... Что такое Гелиофизика?”。Словари и энциклопедии на Академике (ロシア語) 。2022年11月13日に取得。
- ^ Gough, DO (2012年9月). 「地震学から得られた太陽物理学」. ASPカンファレンスシリーズ. 462 : 429–454 . arXiv : 1210.1114 . Bibcode : 2012ASPC..462..429G .
- ^このYouTube動画の1時間30分過ぎにリチャード・フィッシャーが話している
- ^ a b c この記事には、Heliophysics . National Aeronautics and Space Administrationからのパブリックドメインの資料が組み込まれています。
- ^ a b Pesnell, W. Dean; Thompson, BJ; Chamberlin, PC (2011). 「太陽ダイナミクス観測所 (SDO)」 .太陽物理学. 275 ( 1– 2): 3– 15. Bibcode : 2012SoPh..275....3P . doi : 10.1007/s11207-011-9841-3 .
- ^ この記事にはBig Questions . National Aeronautics and Space Administrationからのパブリックドメインの資料が含まれています。
- ^ a b Burch, JL; Moore, TE; Torbert, RB; Giles, BL (2015). 「磁気圏マルチスケール概要と科学目標」 . Space Science Reviews . 199 ( 1– 4): 5– 21. Bibcode : 2016SSRv..199....5B . doi : 10.1007/s11214-015-0164-9 .
- ^ a b この記事には、Focus Areas . National Aeronautics and Space Administrationからのパブリックドメインの資料が組み込まれています。
外部リンク