「ひので」による今回の観測の意義と最近の太陽活動について
常田佐久
自然科学研究機構・国立天文台
2012年4月19日

配付資料

「ひので」の極域観測の意義（その１）初めて太陽極域の精密俯瞰観測が可能となる

北極点

北極点
北緯80度

北緯80度

70度

70度
60度
55度

2007年9月

2012年1月

2「ひので」の極域観測の意義（その２）極域に多数の黒点並み磁場を発見
今までの理解弱い磁場で埋め尽くされている
実はこうなっていた
小さな黒点に匹敵（しかし黒点のようにペアになっていない）

3

「ひので」の極域観測の意義（その３）太陽がこれまでにない4重極構造に遷移しつつあることを発見

２重極構造

４重極構造

4

「ひので」の観測結果のまとめ
極域磁場の様子

極域磁場の反転時期

極域磁場の極性

いままでの理解「ひので」の結果一様に広がった弱 黒点並みの磁場斑点
い 磁 場 （ 磁 場 エ ネ が散らばっている（磁ル ギ ー が 低 い 状 場エネルギーが高い態）状態）
太陽活動極大期に 北 極 は 2012 年 前 半に反転と予想（2012
南北ほぼ同時（2013年5月頃）年10月の観測好機に確認）南極は安定
南極プラス・北極マ 南極プラス・北極プラ
イナスの2重極
スの4重極
5「ひので」の観測結果の意義と今後の展望• これまでの太陽極域磁場と太陽のダイナモについての我々の理解の変更を迫る重要な観測結果。
• 「ひので」は、2012年１０月頃に北極域の集中観測を実施し、さらにその後も継続的に極域の観測を行い、これらの異変の解明を行う• 「ひので」による研究の進展により、太陽の磁場の生成に関する基礎研究や太陽の地球環境への影響の理解が進むと期待。
6太陽黒点の数の計測

国立天文台 (1998)

ガリレオガリレイ (1612)
現在は電子化
国立天文台太陽観測所

7１６５０～１７００年黒点がなくなる
太陽のダイナモが停止？

凍結したテムズ川8遅れに遅れた太陽活動の上昇
過去７サイクルの黒点数推移を重ねて表示
今サイクルだけ太陽周期が異常に長くなっている
国立天文台太陽観測所
黒線：過去6サイクルを起点をそろえて重ねて表示

黒点数
ひので打上

赤線
今回のサイクル

9

西暦年

遅れに遅れた太陽活動の上昇
過去７サイクルの黒点数推移を重ねて表示
今サイクルだけ太陽周期が異常に長くなっている
国立天文台太陽観測所

サイクルの長さ 12.6年！

黒点数

通常の11年サイクル

10

西暦年

過去に同じくらい黒点周期が長かったのはいつ頃か？
黒点数

ダルトン極小期

西暦年11黒点数と太陽周期の異変（過去約２００年間）• 無黒点日数：２００８年は３６５日中２６５日、２００９
年は２６２日（2010年は44日、2011年は2日）。
• 今回の極小期の累積無黒点日数は、814日（2005年1月1日～2011年12月31日） 。
• 1870,1900年（約1000日)に近い110-１４０年ぶりに黒点数が少ない状況。
• 太陽周期は12.6年と極端に長く、1800年頃のサイクル５が同じ12.6年で210年ぶりの長さ。
– サイクル１（１７５５年）から平均した太陽周期は、10.6年であり、平均に対しては2年の伸び。
12過去2千年のデータから太陽活動が低いと周期が13－14年に伸びる
太陽活動が不活発~9 年

9~11 年10~11 年

Δ14C (permil)
炭素１４の量11~13 年30
10~11 年

13~14 年

~14年

Spoerer

Maunder
Dalton

Wolf

Oort

~13 年

-10-30800

太陽活動が活発(Decadal)

1100

1400
Year年AD
西暦年

1700

2000

Blue dots: Miyahara et al., 2004, 2006, 2007, 2008
Red dots: Damon, 2003
13Black curve (decadal): Stuiver et al., 1998

蝶形図で分かる黒点発生位置の南北の非対称

緯度

国立天文台で観測した太陽黒点の位置[下図]国立天文台・太陽観測所 黒点観測望遠鏡によるデータ
2010

北半球では新しいサイクルが早く黒点出現、一方14南半球では遅れて新しいサイクルの黒点が出現。

北半球の黒点数は南半球の黒点数の約2倍で推移
国立天文台太陽観測所

黒点数

全体
北半球
南半球

15

西暦年

1670-1710年
黒点がほとんどなくしかも南半球に極在1950-1990年
黒点発生位置はほぼ対称

16

Sokoloff and Nesme-Ribes1994

17

周期の伸び・南北の非対称性発生・南北同極性により太陽は活動の停滞期に入ろうとしているのか？
太陽周期～13年

ダルトン極小期

現在の黒点が北半球に偏る
極大期
南北極同極性

太陽黒点数

黒点が南半球に偏る（南北極同極性？）

太陽周期～12.6年

太陽周期～14年

マウンダー
極小期

17北半球平均気温：ダルトン極小期：－0.5℃, マウンダー極小期：－0.6℃
日本（京都）冬気温：〃：－2.5℃,〃：－2.5℃
冬気温（℃）

12

シュペーラー

マウンダー

ダルトン

10864
20800

(Aono et al., 2007)※サクラ開花日の記録による

1000

1200

1400

1600

1800

2000

（1961-1990年の平均に対する偏差）

北半球平均気温（℃）

Year AD
IPCC2007 (Jansen et al., 2007)※年輪幅解析などによる

18

19

黒点数
Sunspot
number

黒点数と地球の寒かった時期
Courtesy of Ilya G. Usoskin

60
40
20
0-4000-3000-2000

-1000

01000

2000

Years西暦-BC/AD

過去6500年で、黒点数の極端に小さい15回のうち、１２回がヨーロッパで気温が低かった時期に一致している。

これからは寒冷化？
地球温暖化

気温偏差0.4

中世温暖期

Esper 2003

0.2
0-0.2-0.4800

小氷期
1000

1200

1400

1600

1800

2000

太陽活動の上昇
Jansen 2007太陽活動？

中世活発期

？

活動極小期

20

Esper 2003, Jansen2007

太陽の放射エネルギー

太陽定数の変動(0.1-0.2%)
地球気候への変動は軽微
0.1-0.2％

西暦年21その他の観測事実• 今サイクルの極の磁場強度は,過去数サイクルの半分程度。
• 従来の極小期とは異なる乱れた太陽風構造と太陽風圧力の低下。
• 過去45年の観測史上最も多い宇宙線の量。
– 太陽風活動の低下により宇宙放射線が太陽圏内に進入しやすくなり宇宙線の地球への到来量が過去45年間で最多を記録。前回の負極性時の極小と比較して、宇宙線量は約5%増加している22

過去45年間の観測史上最多の宇宙放射線量
オウル大学の中性子モニターによる過去45年間の宇宙線量の変化
http://cosmicrays.oulu.fi/

約5%

1987年：前回の負極性時の極小23太陽圏（太陽の磁場とプラズマの広がり）が宇宙放射線を遮蔽
宇宙放射線
（宇宙線）
太陽圏（磁場）地球

宇宙には超新星残骸で加速された高エネルギーの宇宙線がとびかっている

太陽活動が活発化⇒ 太陽風の強度が増加，太陽風磁場の乱れが増加⇒ 太陽圏の磁場が、より多くの宇宙線を遮蔽
24⇒ 地球に飛んでくる宇宙線（陽子）量が減少

最近の太陽活動についてのまとめ• 太陽周期が10.6年から12.6年に2年伸びている。
• 太陽活動は上昇しているが、黒点の数は以前のサイクルより少なく、また北半球に偏って発生している。
• 北極の負極磁場が大幅に減少し、現在正極に反転中。予想された反転の時期より約１年早い。
• 一方、正極磁場が卓越していた南極は安定な状態を維持しており反転の兆候はない。
• 以上から、太陽の基本的対称性が崩れていると考えられる。
• 同様の事象は、マウンダー極小期、ダルトン極小期の開始前後に発生していたと推定され、太陽が従来と異なる状態になっていると推測される。
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衛星による太陽観測で世界の最先端を行く日本

太陽活動の変動を解明するSOLAR-C衛星
ようこう/SOLAR-A（1991–2001）

ひのとり/ASTRO-A（1981–1982）
フレア観測
X線、γ線 (E >10 keV)

次期太陽ミッション
SOLAR-C
2010年代の打上げ
目的：太陽の磁気活動の解明と予報アル
ゴリズムの構築

フレア、コロナ観測
X線、γ線 (E >0.1 keV)
ひので/SOLAR-B（2006–）

光球、彩層、遷移層、コロナ、フレア
可視光、極紫外線、X線

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補足資料

黒点相対数とは？
本資料の黒点数とは、以下で定義される黒点相対数である。
黒点相対数Rの定義（チューリッヒ天文台長ヴォルフによって1849年に考案）：R = k (10g + f)
• gはチューリッヒ分類法により分けられた黒点群の数、fは見える黒点の総数、kは異なる観測者間の補正係数で、ヴォルフの観測（口径7.5cm,倍率64倍の眼視観測）をk=1とする。
• 黒点相対数は簡単に求めることができ、黒点は磁場の強いところを表すので太陽活動を表す良い指標となる（約11年周期）。
• ヴォルフの提唱により黒点相対数の国際共同観測は1855年から始まり現在に至っている。現在、黒点相対数の集計はチューリッヒ天文台を離れ、ベルギー王立天文台で行われている（Solar Influence Dataanalysis Center：SIDC, URLはhttp://sidc.oma.be/）••••

黒点相対数の変化を滑らかにし、極大値、極小値を求める際には、月平均値の12ヶ月移動平均をとる。
黒点相対数の周期（極小から次の極小まで）には番号が付けられている。チューリッヒ天文台のヴァルドマイヤーの提案で1755年から始まる周期が1, 2012年現在は周期24の上昇期いる。
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観測データー源泉• 極域磁場観測データー– ひので衛星• 太陽黒点数観測データ―– 国立天文台太陽観測所（花岡庸一郎所長）鈴木勲専門職研究員– Solar Influence Data analysis Center(SIDC) http://sidc.oma.be/• 太陽活動の長期データー– 東京大学 宇宙線研究所 宮原ひろ子特任助教– オウル大学 Ilya G. Usoskin 教授• 宇宙線観測データー– オウル大学 Oulu Cosmic Ray Station• 太陽定数観測データー– Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos/WorldRadiation Center Dr. Werner Schmutz

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