Ver. 20120418.1

太陽観測衛星『ひので』太陽極域磁場の反転を捉えた
理化学研究所 塩田大幸
国立天文台 常田佐久
国立天文台 下条圭美
ひので衛星チーム

配付資料

発表要旨
• 太陽極域では、太陽活動を支配する黒点の源の磁場が見え、その様子は将来の太陽活動を知る上で重要。
• 「ひので」の観測により太陽極域の磁場を分解し、極性反転にともなう長期の変動を世界で初めて捉えた。
• 「ひので」の観測の結果、北極の負極磁場が大幅に減少し、現在、正極に反転中であることを発見した。これは、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、太陽の基本的対称性が崩れていることがわかった。
2

従来の太陽極域磁場観測
北緯55度

白：正極磁場
黒：負極磁場

南緯55度

太陽全体の磁場SOHO衛星の観測

極域磁場：従来は緯度55度より極側全体で平均していた3

「ひので」の極域磁場観測
極点上空から見た磁場分布

北極点

北緯70度

太陽極域の中心部
緯度70度より極側の領域の中の磁場分布を分解できる4負極←磁場→正極

今回の発見！
北極

2008年

2011年

南極

2009年

2012年

5

太陽の磁場

6

太陽の黒点は強い磁石

黒点の磁場は千から三千ガウス
地球は、日本で0.5ガウス
銀河系の磁場は、１マイクロガウス

7太陽は大きな磁石
SOHO衛星による
太陽全球磁場および「ひので」による極域磁場から計算したコロナ磁場

2007年3月

赤：外から太陽に向かう磁力線
青：太陽から外に向かう磁力線

惑星間空間につながる磁力線8太陽は大きな磁石

負正

最も卓越する構造は双極子磁場 ← 極域の磁場
9太陽の大規模磁場は極性が反転
1997年

2008年

正負負

正

太陽全体の磁場（SOHO衛星）

白・水色：正極磁場
黒・橙色：負極磁場10極域磁場は黒点数が最大の時に反転する
太陽黒点数

ベルギー王立天文台

西暦

太陽極域平均磁場 (ガウス) Wilcox 太陽天文台
南極

1.00.0
‐1.0

北極

西暦

太陽活動が極大になる時期に、南北両極磁場の極性が反転

11次の反転は2013年5月か?
太陽黒点数

西暦

太陽極域平均磁場
1.0

ベルギー王立天文台

現在は太陽活動がゆっくり上昇中予想される(ガウス) Wilcox 太陽天文台 次の極大期
2013年5月
南極(アメリカ海洋大気庁)

0.0
‐1.0

北極

西暦

太陽活動が極大になる時期に、南北両極磁場の極性が反転

12黒点の種が見える極域• 太陽内部で磁場を増幅させるダイナモ機構
北極
太陽表面

北極

磁場が増幅

北極

磁力線*

南極

太陽の回転速度南極

差動回転によってできた東西方向の磁力線が浮かび上がって黒点に。

南極*磁力線はゴムひものように振る舞う極域は、次の太陽周期に現れる黒点の種になる磁場が観測できる領域である。

13

極の磁場が次の極大期の大きさを決める
結果黒点ができない！

原因極域の磁場が弱いと
北極

南極

北極

北極

南極

南極

14

ひのでによる極域観測15

はじっこの観測は難しい
例えば下図のような正極と負極を持つ磁場構造を分解するには、赤破線と青破線に挟まれた角度より高い分解能を持つ望遠鏡が必要。

正負極（北）

太陽

赤道

正負

16

ひのでの高い分解能
２００７年９月７日 太陽の北極付近の磁場分布画像

太陽の縁SOHO衛星
空間分解能：２秒角
ほとんど構造が見分けられない

太陽の縁「ひので」衛星
可視光・磁場望遠鏡
空間分解能：０．２秒角
鮮明に構造を分解している
17

3月と9月に極域を重点観測• 太陽の自転軸は、地球の公転軸に対して約7度傾いている。
• ３月前後に太陽の南極点、９月前後に太陽の北極点が地球から最も観測しやすくなる。
どちらかの極点が見えているとき、反対側の極点は見えなくなる。
太陽の自転軸9月に観測可能な領域

3月の地球の位置

地球の公転面
9月の地球の位置

3月に観測可能な領域

約7度
182010年3月9日記者会見配布資料より抜粋

太陽極域に強磁場斑点(パッチ)が存在 磁場(ガウス)
70°
75°
80°

緯度85°

太陽の南極点

この図は、下図の様に南極上空から観測したように、座標変換した画像。
北極か太陽
南極

19

反転を捉えたひので20「ひので」による太陽極域観測
太陽黒点数

ベルギー王立天文台

2008年9月

極域長期観測ひので打ち上げ

西暦

2007年9月
北極集中観測21

ひのでが見た太陽極域磁場の全容
2007年9月北極磁場のパノラママップ

北極点
北緯85度

80度

75度

緯度5度
=約6万km負極←磁場→正極70度

22極小期近くの北極磁場の特徴• 強磁場パッチが全体に分布。
• ほとんどの強磁場パッチが負極性の磁場。
• 特に大きな強磁場パッチのサイズは、小さな黒点(ポア)よりも大きい。
• 一方、小さな磁場構造は、正極・負極の磁場を持つものが、ほぼ同量存在する。

23負極←磁場→正極

世界初反転を捉えた
北極

2011年
2008年
• 負極性の強磁場パッチの数が減少し、大きな強磁場パッチが現れなくなる。
• 正極性の強磁場パッチが低緯度に現れる。
24

依然として正極性の南極

負極←磁場→正極

南極

2009年
2012年
• 大きな正極性の強磁場パッチの量はほとんど変わっていない。
• 負極性の強磁場パッチはほとんど見られない。
25負極←磁場→正極

非対称な反転
北極

2008年

2011年

南極

2009年

2012年

26

全方位に現れる正極性の強磁場パッチ
2012年1月-2月
北半球パノラママップ

北極点

北緯80度
70度

60度

負極←磁場→正極55度

27入れ替わる磁力線
矢印：磁力線(赤：上空から太陽に向かう方向の磁力線、青：太陽から上空に向かう方向の磁力線)
表面の色：強磁場パッチ(赤・橙：負極、青：正極)

28

北極は反転間近
平均磁場（ガウス）

北極
負極

正極

南極
正極

負極

西暦

西暦

• 北極の負極の強磁場パッチが急速に減少。
• 北極に正極の強磁場パッチが現れ始める。
• 2012年5月に北極の反転が予想される。
• 南極は極性反転の兆候がほとんど見られない。 29

まとめ• 「ひので」の観測により太陽極域の磁場を分解し、極性反転にともなう長期の変動を世界で初めて捉えた。
• 現在太陽の北極域では、負極性の磁場が大規模に消滅しつつあり、太陽の北極磁場は2012年5月に完全に反転すると予想される。
• 一方、南極は安定しており、極性反転の兆候がほとんど見られない。
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反転しつつある北半球の磁場

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
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参考資料

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本研究に関連した出版論文• Tsuneta, S.; Ichimoto, K.; Katsukawa, Y.; Lites, B. W.; Matsuzaki, K.;
Nagata, S.; Orozco Suárez, D.; Shimizu, T.; Shimojo, M.; Shine, R. A.;
Suematsu, Y.; Suzuki, T. K.; Tarbell, T. D.; Title, A. M. “The Magnetic
Landscape of the Sun's Polar Region” The Astrophysical Journal, 2008,
Volume 688, Issue 2, pp. 1374‐1381.
• Shimojo, M.; Tsuneta, S. “The Relation Between Magnetic Fields andCoronal Activities in the Polar Coronal Hole” The Astrophysical Journal
Letters, 2009, Volume 706, Issue 1, pp. L145‐L149• Itoh, H.; Tsuneta, S.; Shiota, D.; Tokumaru, T.; Fujiki, K. “Is the PolarRegion Different from the Quiet Region of the Sun?” The
Astrophysical Journal, 2010, Volume 719, Issue 1, pp.131–142• Shiota, D.; Tsuneta, S.; Shimojo, M.; Sako, N.; Orozco Suárez, D.;Ishikawa, R.; “Polar Field Reversal as observed with Hinode”, The
astrophysical Journal, 2012, submitted33

参考１：磁場の単位（ガウス）• “ガウス”は磁場を表す単位である。1ガウスは10‐4テスラ。
北極

NS
S

N

N

南極

地球にも磁石がある。
磁場強度は日本で0.5ガウス。

S

棒磁石：2500ガウス
エレキバン： 800ガウス

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