3人 の 科学者 によ る
ガリレオ・ガリレイ（1564-1642）イタリア
1610年のことです。自作の望遠鏡を太陽に向けたところ、黒いシミがいくつか見えました。それらは不規則な形をしており、そして全部同じ方向に動いていました。それらのシミは太陽面上にあったのです。アリストテレスによると、そして教会の教えるところによれば、すべての天体は清廉潔白で変動しないもののはずです。しかし、最も大きい天体、太陽には汚れがあったのです。
ガリレオによる黒点の発見は、ドイツの天文学者シュワーベが黒点の11年周期を発見する200年以上も前のことでした。

1613年6月23日(左)とその2日後(右)の黒点スケッチ

S. P. ラングレイ（1834-1906）アメリカ
太陽黒点数は周期的に変わります。私は考えました。たとえばインドでの飢餓やロンドンでの穀類の価格といった、地球での現象が太陽に関係しているかについて、いい考えは全く思いつきませんでした。最も考えやすいのは、もし黒点数が太陽が放つエネルギー（太陽定数）に関係しているとしたら…。そこで
私は、太陽定数を非常に正確に測定する計器を発明しました。その装置内には黒い金属箔があり、そこに吸収された熱量を電気変換世紀の疑問することによって、太陽から地球に送られてくるエネルギー量を計ることに成功したのです。私たち人間はいわば太陽の子なので、この地球上のいろいろなことがいかに太陽に依存しているかを学ぶことは意義あることだと思います。
ラングレイの発明した装置が地球を回る人工衛星に積載され、地球大気の影響を受けずに太陽定数を測定するようになるのに、約100年を要しました。

J. A. エディ（1931- ）アメリカ「太陽変動は周期的である」と学校で習いました。しかし、オーロ
ラや太陽黒点の古い記録を根気よく調べ、さらに日食のときの太陽の外延大気のスケッチや年輪に貯蔵されている炭素14の量も調べていくうち、16世紀から17世紀にかけて、黒点がほとんどゼロになっていることを見つけたのです。また、この時期の絵画などを調べていくうち、太陽のこの異常な状態が、ロンドンやパリの寒かった冬に見られるように、地球に異常な事態を起こしていたことを確信するに至ったのです。研究の最初の段階では、私自身これらの結果は、「太陽が気候に影響を与えているはず」という先入観にとらわれているためと思い、捨ててしまおうと思ったのですが、太陽のスケッチは非常に正確で、信頼に足るものと感じるようになったのです。

太陽黒点数と冬の寒さの関係
太陽からのエネルギー量を測定するボロメーターと呼ばれている装置

それから2、30年して、研究者は初めはしぶしぶながら、太陽活動が気候変動に影響を与えていることを考え始めたのです。こうした研究は、太陽と地球に関する長期間にわたるデータを必要とします。その上でこそ、太陽の明るさが地表の温度を決定するメカニズムを理解できるのです。

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ちょっと散歩をしましょう！
太陽から届く熱のおかげで暖かいですね

地球の表面って私たちが暮らしていくのにちょうどいいくらいの温度だよね！
どうしてこうなっているのかな？

太陽の表面温度は約6000度！

そこから届く光と地球の表面から出て行く量のバランスで地表の温度は成り立っています

あれっ？
太陽からのエネルギーの約3分の1は雲や海などで反射されたり大気に吸収されたりします
残りの3分の2の熱は地表と大気の下のほうを暖めています

そのおかげであったかいんだね〜

今まで当たり前だと思っていたけど考えてみるとフシギだな！

太陽からの熱を受け取っていたらどんどん熱くなっていくんじゃないのか？

さらにその放出エネルギーは二酸化炭素などのガスが吸収し大気を暖めるのです

よくしたことに地球は目に見えない赤外線という形でエネルギーを放出しているのです

このいわゆる温室効果によってわたしたち地球人は15℃の温室の中にいるみたいに過ごすことができているんです

もし温室効果がなかったら地表は−18℃になっていたのです

ぶるぶるッ3‫ٽ‬ᨗƔǒ‫ފ‬ƍƨǨȍȫǮȸƷ‫ྶע‬ǁƷࢨ᪪ǛǋƏ‫ݲ‬ƠᛇƠƘᙸƯǈǇƠǐƏᲛήƱᚕƬƯǋʴ᧓ƷႸƴƸᙸƑƳƍήǋƋǔǜưƢǑƋǔƋǔȸከ‫ٳ‬ዴƱƔហ‫ٳ‬ዴƬƯᎥƍƨƜƱƕƋǔưƠǐƏᲹ‫ٽ‬ᨗƔǒƷήᲢᩓᄬඬᲣƷƏƪ‫ྶע‬Ʒ‫ٻ‬ൢƴƱƬƯƱƘƴ‫ٻ‬ʙƳƷƸከ‫ٳ‬ዴưƢ‫ٽ‬ᨗƷ‫ޖ‬Ʊ‫ٻྶע‬ൢƷ᭗ࡇƸƓƨƕƍƴ᭗ƞƷ᪯ƴ᧙̞ƠƋƬƯƍǔǜưƢǑǪǾȳ‫ޖ‬Ƹከ‫ٳ‬ዴǛԈӓƠƯ‫ٻ‬ൢǛଡ଼ǊƯƍǇƢ4ከ‫ٳ‬ዴäƋƋᲛჷƬƯǔƥᲛƏȸǜääƳǜƩƬƚᲹ᫢ǂǔཋƔᲹ༏‫ח‬ưƸ‫ٽ‬ᨗƷ‫ͨٳ‬Ʒ‫ٻ‬ൢƔǒ્ЈƞǕƨήƕԈӓƞǕƯᩓᩉ‫ޖ‬ƕưƖǇƢɶ᧓‫ח‬ȷ঺‫חޖ‬ưƸ‫ٽ‬ᨗƷ˯᭗ࡇƷ‫ٻ‬ൢƔǒЈƨήǨȍȫǮȸƕԈӓƞǕƯǪǾȳ‫ޖ‬ǛƭƘǔᙲ‫׆‬ƱƳǓǇƢųൢภƸɥᆰƴᘍƘǄƲɦƕǔƷưƢƕǪǾȳ‫ޖ‬ƷƋƨǓƸᡞƴଡ଼ƔƘƳƬƯƍǇƢǪǾȳ‫ޖ‬ƸౡཋǍѣཋƷኬᏘǛْƢከ‫ٳ‬ዴƔǒᅶƨƪǛ‫ܣ‬ƬƯƍǔǜưƢǑ‫ྶע‬Ʊ‫ٽ‬ᨗƷƋƍƩƷ‫ܬܢ‬ᆰ᧓ƸƔǒƬǆƷǹȚȸǹưƸƳƘᒵᩓቩ‫܇‬Ʊᄬ‫ئ‬ư฼ƨƞǕƯƍǇƢƜǕƕž‫ٽ‬ᨗ‫ח‬ſưƢᲛ‫ٽ‬ᨗƔǒƸȗȩǺȞƷ᫘ƕ්ǕЈƠƯƍƯ‫ྶע‬Ʒᄬ‫ئ‬ǛƜƷǑƏƳ࢟ƴ‫٭‬ƑƯƍǇƢƜƷ‫ٽ‬ᨗ᫘ƸơƭƸ‫ٽ‬ᨗƷ‫ٻ‬ൢƳƷưƢ‫ٽ‬ᨗ᫘Ƹ‫ྶע‬Ʒൢͅƴࢨ᪪ǛɨƑǔƷᲹƍƍƑ‫ע‬ɥƷൢͅƴƸႺ੗ࢨ᪪ƸƳƍǘųưǋų‫ע‬ɥƔǒ˴ҘǭȭǇưǋዓƘųǸǪǹȚȸǹƷ‫ٻ‬ൢƴƸųࢨ᪪ƕƋǓǇƢႺ੗ưƸƳƍƚƲ‫ע‬ɥƷภࡇǛǳȳȈȭȸȫƠƯƍǔƬƯƜƱƩƳᲛųųƦƠƯƦƷјௐƸųų‫ٽ‬ᨗᲧ‫ྶע‬ൢͅǛųųྸᚐƢǔƏƑưųųƱƯǋ‫ٻ‬ʙƳƷưƢ‫ٽ‬ᨗ᫘ƷႺ੗ơǌƳƍࢨ᪪ƬƯƖƪǜƱᛦǂǒǕƯƍǔƷƔƳᲹ‫ٽ‬ᨗ᫘ƸǸǪǹȚȸǹǛƕǜơǐƏƴƠƯ᤼ඕƔǒƷ‫ܬܢ‬ዴƕ‫ྶע‬ƴǍƬƯஹƳƍǑƏƴǋƠǇƢƠƔƠ‫ٽ‬ᨗ᫘ƕࢊƍƱƖ‫ܬܢ‬ዴƸäƏǘȸǹǴǤᲛ೔ஙƷ࠰᠛Ǎ൧࠿ǳǢƴӕǓᡂǇǕᢅӊ˴ɢ࠰ƴǘƨǔ‫ٽ‬ᨗƷ‫٭‬ѣǛᛖƬƯƘǕǇƢ5太陽からの全放射量を測るには地球大気にじゃまされないように人工衛星に積んだ精密機器が必要です

これを太陽定数といい地球の大気圏外で1平方メートルあたり約1362W
しかし太陽からの熱量は一定ではなく黒点数とともに長期変動していることがわかりました

黒点が多いときに太陽はより多くのエネルギーを地球に送っていることがわかりました

今まで太陽定数と呼んで一定だと思われていた太陽からの全エネルギー量が変動しているということです

黒点は温度が低いからこの発見は一見矛盾しているようですがじつは黒点の近くにある白斑という明るい領域からの熱量がとても多く太陽全体としては黒点が多いとき光量も多いということです

届く光の変動量は光の波長によって違いますが…
全放射量は太陽活動の極大と極小で0.1%くらい変わります

いけません！
相対的にわずかな変動でも大きなエネルギー量です
地球には大きな影響を及ぼすことだってあるのです
この惑星は敏感ですからね

変動するって言ってたからどれだけ〜って思ってたけど11年でたったの0.1%?

そのくらい無視しちゃってもいいんじゃないの？
それに紫外線の領域では0.1%より大きく変動しているんですよ6太陽エネルギーは11年周期で変動しています
太陽活動が増大すると太陽からのエネルギーが増し
そして地球では地表からの高度が上がるほど強い影響を受けます

それほど単純な問題ではありません
11年の太陽周期で地表付近の太陽からのエネルギーが1平方メートルあたり1W増えると地表付近の温度上昇は世界平均で約0.1度太陽に近いからかな？

しかし高度50kmでは紫外線照射によって1度も上がります

太陽活動が原因の成層圏オゾンの変動は数％にも達します
この変動量はフロンによるオゾンの長期減少やエルニーニョ現象などに関連して起きているオゾンの変動と同じくらの大きさです

国際宇宙ステーションのある高度400kmくらいでは極紫外線の変動によってなんと500度も温度が上がるんですよ！

太陽の変動がそんなに大きな影響になっているとはー

うわー
そんなに!?

しかし地球大気変動の原因はさまざまです！
何がいちばん効いているかの定量化は現在進行中の研究課題です7ᄂᆮƬƯǍƬƺǓǳȳȔȥȸǿưǷȟȥȬȸǷȧȳƱƔƠƯƍǔƷƔƳᲹƸƍƍƘƭǋƷȢȇȫƕ˺ǒǕƯƍǇƢƋǓǌưǋƦǕƕƏǇƘƍƬƯƍǔᢿЎƱƦƏưƳƍᢿЎƕƋǔǜưƢǑƲƏƍƏƜƱƩᲹäƜǕǒƸƱƖƲƖ‫ٽ‬ᨗ෇ѣࡇƱ᧙̞ƢǔƜƱƕǘƔƬƯƍǇƢƕ‫ע‬ɥൢภᩏ᣽࠮ƹƭᩋ᣽༏࠘˯ൢ‫ן‬ౕ௎້໎‫ٽ‬ᨗ‫ܭ‬ૠƷᚇยǛ̅ƬƯ‫ע‬ɥൢภ‫٭‬ѣǛᚘምƢǔƱᅶƨƪƕᚇยƔǒࢽƨኽௐǑǓƣƬƱ‫ݱ‬ƞƘƳǔǜưƢȢȇȫᚘምưƸ࠰ǹǱȸȫƷ‫ٽ‬ᨗ෇ѣƴǑǔൢͅƷ‫҄٭‬Ǜ‫ٻ‬ǇƔƴƠƔϐྵưƖǇƤǜ‫ئ‬৑ƴǑƬƯǋ‫ٻ‬ƖƘီƳǓǇƢኺ᬴ЩƔǒࢽǒǕƨǋƷƕ‫ٻ‬ƛƞƳƷƔᚘምưƸ‫ݱ‬ƞƍૠ‫܌‬ƠƔЈƯƜƳƍƷƸƲƏƠƯƳƷƔäƨƱƑƹǪǾȳ‫ޖ‬Ǎከ‫ٳ‬ዴƷјௐǛԃǜưƍƳƍȢȇȫǋƋǓǇƢƋǔƍƸȢȇȫƕɧᢘ࢘ƳƷƔǋǇƩǇƩᛦǂǔƜƱƕƨƘƞǜƋǔǈƨƍƩƳᲛ8ƜǕǇưǋƣƬƱ‫ٽ‬ᨗƷࣇ‫ڭ‬Ƴ‫٭‬ѣưൢͅƕ‫٭‬ǘƬƨǓƠƯƍƨǜưƢƔᲹƸƍ‫ྶע‬ƸΕ࠰᧓ྵ‫נ‬ǑǓ݊ƍ଺஖Ʊଡ଼Ɣƍ଺஖ǛጮǓᡉƠƯƖǇƠƨƦƷಮ‫܇‬Ƹ൧࠿೔ஙƷ࠰᠛ฯǍෙƷ‫ؚ‬ᆢཋྦ࿋ᄻƴᚡ᥵ƞǕƯƍǇƢ‫ٽ‬ᨗ෇ѣƱ້‫෇ޛ‬ѣƸ‫ྶע‬μ˳Ǜ࠯‫ר‬ƠƯஇ‫ٻ‬ᲫéƘǒƍൢภǛ‫٭‬ѣƞƤǔǜưƢƜǕƸငಅ᪃ԡǑǓЭƴᄩƔǊǒǕƯƍǔƷưʴ᧓Ʒ෇ѣƴǑǔǋƷưƸƳƘᐯ໱ƱƦƏƳƬƯƍƨƱƍƏƜƱƕǘƔǓǇƢƶų࠮ƹƭƱᨀ൦᣽ǋ‫ٽ‬ᨗƷ‫٭‬ѣƱ᧙̞ƠƯƍǇƢƦǕǋ‫ٽ‬ᨗƷƤƍƩƬƨƱƸȸᲛ‫ٽ‬ᨗ෇ѣƕ‫ٻف‬ƠƨƱƖȦǫǿȳҞ޽Ǎហᢊ࠘ிǢȕȪǫƕʑ༞҄ƠƨǓȢȳǹȸȳƳƲƷ‫עޅ‬ႎƳᨀᩋƕࢍƘƳǔƜƱǋǘƔƬƯƍǇƢ‫ٽ‬ᨗƷ‫٭‬ѣƷǄƔƴǋේƳƲൢͅǛ‫٭‬ƑǔҾ‫׆‬ƸƋǓǇƢƔǒƜǕƩƚưЙૺƢǔƜƱƸưƖǇƤǜƚƲƶ9ưǋƋƷ‫ٽ‬ᨗƕǪȬƨƪƷဃ෇ƴƦǜƳƴࢨ᪪ǛɨƑƯƍǔƳǜƯᎋƑƨƜƱƳƔƬƨƥᲛƦƏưƢƶ୍െƸƋǇǓൢƕƭƔƳƍǋƷƔǋƠǕǇƤǜƠƔƠൢͅǍǪǾȳ‫ޖ‬Ʒ‫٭‬ѣưʴ᧓ဃ෇ƴɧᣃӳƕឪƖƨǒƲƏưƠǐƏᲹƑƑƬä!࠰ЭƴஇӞƷ૨ଢƕЈྵƠƯˌஹ‫ٽ‬ᨗ෇ѣƱ᧙̞ƠƯƍǔൢͅ‫٭‬ѣƕᅈ˟Ʒႆ‫ޒ‬ǍᒰࡑƴƭƳƕƬƨƱƍƏᎋӞ‫ܖ‬ȷӞൢͅƷᚡ᥵ƕƋǓǇƢᲛȦǫǿȳҞ޽ưƷ࠮ƹƭƸኖ࠰ԗ஖ưឪƜƬƯƍƯ᭗‫ٽ‬ᨗ෇ѣ஖ǛƋǒǘƢ‫ܬܢ‬ዴӷˮ˳Ʒถ‫ݲ‬Ʊӷ஖ƠƯƍǔᙱୣ࠰᪭ƷȞȤ૨ଢƷᘛᡚƸ࢘଺Ʒ᫣ᬅȷ૎ऴɧ‫ܤ‬ƷǄƔ࠮ƹƭƷࢨ᪪ǋ‫ٻ‬ƖƍƱƞǕƯƍǔ࠮ƹƭäᲛ૨ଢƷᘛᡚäᲛƍǇƷǪȬƨƪƷ୥ǒƠǋȡȁȣǯȁȣƴƳƬƪǌƏƔǋƠǕƳƍƷƔƳ!
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太 陽 と地 球 気 候 は関 係 あるの?

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太陽 と 地球気候 の 関係 の 理解 のために
太陽は、広い宇宙の中では、寿命の半分くらいを過ぎたごくごく普通の星であり、地球はその太陽から1億5千万キロ離れて太陽の周りを回っている惑星です。昔から科学者たちは、太陽のエネルギー放出が地球にどのように影響しているのかを探ってきました。今日、地球温暖化への関心が高まる中、気候変動への自然変動（すなわち太陽の効果）と人間活動による効果をきちんと分離することが緊急の課題になっています。
中心付近での核融合反応によって、太陽のエネルギーが作り出されています。その電磁エネルギーは、表面からいろいろな波長で宇宙空間に放射されます。波長のピークは、ちょうど人間の可視領域です。この放射は、地球表面を−18℃に暖める計算になりますが、実際の地球の平均気温はその値より33度も高くなっています。それは、大気中にある温室効果ガスが、地球から宇宙空間に逃げていく熱を吸収してくれているからです。つまり、太陽からの熱と地球から逃げて行く熱の差し引きが、現在の地球の平均温度を決めているというわけです。このバランスが崩れたとき、気候変動が起きるのです。
人工衛星に積載された高精度放射計測器が太陽の明るさを測り始めたのは1970年代の終わりのことです。そして、太陽からのエネルギーが一定ではなく、常に変動していることが発見されたのです。
太陽活動が盛んなとき輝度が増えるのは、白斑による増加が黒点による減少に勝っているときでした。実際、黒点による太陽の明るさの減少と白斑による増大のモデル計算で、観測された85％もの変動が説明できました。しかし、「太陽定数」の変動が11年周期に限定されたものなのか、もっと長い周期の変動が存

太陽定数の11年周期は、温度の低い黒点と、高い白斑からの「差引き」効果から生じる。

在するのかを決定するには、もっともっと長期間の連続観測が必要なことはいうまでもありません。
太陽活動による地球気候変動は、たくさん考えられる要因のほんの一つにすぎません。たとえば、火山噴火、エルニーニョ振動や他の大気−海洋作用、森林などの土地被覆率、そして成層圏微粒子（エアロゾル）や温室効果気体なども、すべて気候変動に少なからぬ影響を与えます。昔の気候データを調べたり、コンピューターを使ったモデル計算によると、人間が機械を使いだした産業革命以前の何千年にもわたっての気候変動（最高1度に及ぶ）は、太陽活動と火山噴火だけによって説明できることがわかっています。最近のデータも昔の記録も、多雨量や干ばつが太陽の明るさに敏感であることを示しており、エルニーニョ現象などの原因になっている海洋と大気の相互作用が関係しているのだろうと想像できます。これらの結果を考慮に入れて気候モデルが改良され、将来の気候予測がもっともっと確かなものになることでしょう。

太陽活動と人為的要因による地上平均気温の変動（重相関解析による）。両曲線とも、1976年（太陽極小期）での値がゼロになるようにセットしている。

名古屋大学太陽地球環境研究所「太陽-地球システムの構造とダイナミックな変動過程の研究」
を目的とする、この分野では唯一の全国共同利用研究所です。
４つの研究部門（大気圏環境、電磁気圏環境、太陽圏環境、総合解析）から成り、太陽と地球の関係をより深く知るために、国際共同研究を実施しています。プロジェクト研究の推進とデータ解析／供給の円滑化のため、ジオスペース研究センターも設置。全国に配置する附属観測所では、電波・光学などの観測を展開中です。
http://www.stelab.nagoya-u.ac.jp/

Climate and Weather of the Sun-Earth
System （CAWSES）

CAWSES: A SSCOSTEPCOCOSSTEP Program 2004200-2008
2004-2008

地球気候に対する太陽活動の影響

宇宙天気：科学と応用
大気結合過程宇宙気候「太陽地球系の気候と天気（CAWSES）」とは、国際組織「太陽地球系物理学科学委員会（SCOSTEP）」によるプロジェクトで、宇宙環境に関する理解を深めるとともに、人類や社会に及ぼすその影響を解明することを目標としています。観測・モデリング・理論において世界中の科学者が国際的レベルの研究活動を行えるよう組織し、また若い世代に教育の機会を提供することが主目的です。本部はアメリカのボストン大学内に置かれて、図のような研究テーマを実施しています。
http://www.bu.edu/cawses/
http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SCOSTEP/scostep.html

りくべつ宇宙地球科学館（愛称：銀河の森天文台）
環境庁により「星空の街」、「星空にやさしい街10選」に選ばれた北海道陸別町。その自然豊かな環境の中に、平成10年７月、「りくべつ宇宙地球科学館」がオープンしました。日本最大級の115cm 反射望遠鏡を始め、30cm クラスの望遠鏡４基、４連太陽望遠鏡等が備えられています。この科学館内の総合観測室には、名古屋大学太陽地球環境研究所の「陸別観測所」と独立行政法人国立環境研究所の「陸別成層圏総合観測室」が併設されており、主に成層圏・対流圏大気やオーロラ・磁気嵐の観測研究が行われています。
http://www.rikubetsu.jp/tenmon/index.html

豊川市ジオスペース館
ジオスペース（太陽地球環境）をテーマに、産学官が共同でソフトを開発し、平成11年7月にオープンしました。全天周レーザー投影機を備えたプラネタリウムドームは、星とオーロラを同時に鑑賞できる、世界でも希な施設です。オーロラやオゾン層など、地球を取り巻くさまざまな現象を映像化する4面マルチビジョンもあります。さらに、パソコンを使って、地球から太陽までの広大な空間と地球との関わりについて、楽しく学ぶことができます。
http://libweb.lib.city.toyokawa.aichi.jp/geo/

著者 はやのん 1975年生まれ、琉球大学理学部物理学科卒業。科学とゲームに深い造詣を持つ漫画家。ファミ通PS2（エンターブレイン）、子供の科学（誠文堂新光社）、NintendoDREAM（毎日コミュニケーションズ）など連載誌多数。オーロラ鑑賞したさで衝動的にカナダへ飛ぶ行動力と、科学に対しての愛情にあふれる作品には定評がある。
http://www.hayanon.jp/

制作： 名古屋大学太陽地球環境研究所 ／ 協力：（誠文堂新光社） 楽しく科学にふれる、小中学生のための月刊誌。1924年の創刊以来、「これから」を担う若い世代に科学の入口を提供。身近な現象から最先端の研究成果まで、自然科学のさまざまな事柄についてのやさしい解説のほか、手軽に科学のおもしろさを体感できる実験・工作の記事を満載。毎月10日発売。
http://www.seibundo.net/

編集部 ／ アドバイス： 水野 亮／ 編集： 野田ゆかり

本冊子は、平成20年度名古屋大学地域貢献特別支援事業の一環として制作されました。

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