理系大学生のための太陽研究最前線体験ツアー
2012年8月27日

名古屋大学の太陽研究

太陽地球環境研究所の紹介
名古屋大学太陽地球環境研究所
名古屋大学理学研究科素粒子宇宙物理学専攻
太陽宇宙環境物理学研究室

草野完也

自己紹介



草野完也（Kanya Kusano)経歴

北大物理、広大物性・物理科学・先端物質科学
海洋研究開発機構/JAMSTEC
 地球シミュレータセンター、地球内部ダイナミクス領域

名古屋大学 太陽地球環境研究所 教授（2009.7-)



専門







Who I am

太陽・宇宙・核融合プラズマ物理学 (plasma physics)
非線形電磁流体力学、ダイナモ理論 (MHD, dynamo)
シミュレーション科学 (simulation sciences)
宇宙天気・宇宙気候 (space weather, space climate)
雲物理 (cloud physics)

所属学会


日本天文学会、日本物理学会、地球電磁気・地球惑星圏学会、プラズマ・核融合学会、
JpGU, AGU, AAS, APS, IAU

21名古屋大学の太陽研究
名古屋大学大学院理学研究科
 素粒子宇宙物理学専攻
宇宙地球物理系
 太陽宇宙環境物理学研究室（SST研）


草野完也(kusano@nagoya-u.ac.jp)
 増田智（ masuda@stelab.nagoya-u.ac.jp）
素粒子宇宙物理系
 理論宇宙物理学研究室 (TA研)

鈴木建（stakeru@nagoya-u.jp）

関連研究室の位置づけ
名古屋大学
大学院
理学研究科
素粒子宇宙物理学専攻
素粒子宇宙物理系 TA研宇宙地球物理系

2http://www.stelab.nagoya-u.ac.jp/

5

ミルボ君
2012/8/27

3名古屋大学太陽地球環境研究所
Solar-Terrestrial Environment Laboratory

我々の環境としての太陽地球システム
2012/8/27

太陽フレア

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太陽地球結合システム
太陽地球

太陽から地球に至る太陽風（プラズマの流れ）と衝撃波の伝搬（ステレオ衛星による観測）
9太陽地球結合系

105磁気嵐による停電

フレアによる人工衛星の故障

宇宙飛行士の被曝1989/03/13 カナダのケベックで送電施設の障害による停電（9時間600万人に影響）

GPS・通信障害

オーロラ

磁気嵐が原因で発生した1989年3月13日のカナダ・ケベッ
ク州の大停電（600万人が9時間停電の被害を受ける）

このときの太陽フレアは数年に1度の大フレア、磁気嵐の強さ ~ 540 nT、被害総額は数100億円以上
http://www.stelab.nagoya-u.ac.jp/ste-www1/pub/ste-nl/Newsletter28.pdf

ニュージャージー州の変圧器故障

6放射線医学総合研究所
保田浩志博士提供

デリンジャー現象

陸別短波レーダーアンテナ

2011年2月15日 午前10時44分(日本時間)にひのでが観測した巨大フレア。

2011年2月15日に北海道-陸別短波レーダーが観測した電離層からのエコー分布。赤い四角内でエコーが一時的に消失している結果は、フレア爆発によるデリンジャー現象に対応する。

7

過去400年の太陽フレア
McCracken et al. 2001

キャリントン・イベント（1859年9月1日）
Richard C. Carrington

太陽フレアの発見

168キャリントンイベント
オーロラGreen & Boardsen
2006 AdSR

2012/8/27太陽型星におけるスーパーフレアの大量発見
京大グループ Maehara et al. 2012, Nature, 5月17日電子版）

365例発見（148星）

太陽型星におけるスーパーフレアの想像図

太陽フレア

199巨大フレアによる被害と影響
巨大フレア

キャリントン・フレア

スーパー・フレア（1859年）（巨大フレアの100~1000倍）

４ｍSv

20ｍSv

400～
4000mSv？

地磁気嵐

５４０ｎT
（全米でオーロラ）

１７６０ｎT
（赤道帯でオーロラ）

５０００～
１５０００ｎT？

社会への影響

ケベック州大停電
電波通信障害気象衛星故障衛星放送停止電信局の火事＞今起きたら
中高磁気緯度の大停電
多くの衛星の故障
地球規模の通信障害
GPS故障

地球規模の大停電
オゾン層破壊全衛星の故障地球規模の通信障害
全航空機飛行停止
船舶運航停止GPS停止
ＩＴインフラの破壊（1989年3月13日）

放射線（航空機内の推定値）（被害総額数100億円以上）（被害総額1兆～2兆ドル）

太陽風と太陽圏

銀河宇宙線
ＳＯＨＯ衛星の観測した太陽風

100AU
衝撃波
衝撃波

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太陽風シンチレーション観測

過去400年の黒点と気候変動
現代極大期
マウンダー
極小期

ダルトン
極小期

西暦
小氷期：16世紀から18世紀の比較的寒冷であった時代「凍るテイムズ川 (1677)」

http://en.wikipedia.org/wiki/File:The_Frozen_Thames_1677.jpg

11過去の太陽を探る“望遠鏡”
宇宙線
n + 14N → 14C + 1H

宇宙線大
太陽活動小

窒素

炭素同位体
宇宙線小太陽活動大

縄文杉
宇宙線

太陽風

黒点極小

太陽圏
磁場

黒点極大

過去の太陽活動と気候変動
中性温暖期

小氷期

北半球平均気温温暖

Mann et al. 1998, 1999
Moberg et al. 2005
Pollack & Smerdon 2004
Dahl-Jensen et al. 1998

寒冷

黒点多い

宇宙線生成核種
Δ14C（太陽活動指標）
Stuiver and Quay 1980
Klein et al. 1980
Raisbeck et al. 1990
Usoskin et al. 2002

黒点少ない

熱帯アンデス氷河
Polissar et al. 2006

Kirkby 2007

西暦 1000 1200 1400 1600 1800 2000

12スタッフ： 7人
草野 完也
関 華奈子
増田 智
家田 章正
荻野 瀧樹
三好 由純
梅田 隆行

教授
准教授
准教授
助教
教授※
准教授※
助教※ ※工学研究科

PD： 3人
博士課程後期： 3人
博士課程前期： 6人

公募中 教授、助教

太陽宇宙環境物理学(SSＴ)研究室
太陽地球環境研究所
総合解析部門太陽地球システムの変動を、データ解析とコンピュータシミュレーションの融合によって、総合的に探ることができる世界的にも数少ない研究室。
人類の活動領域になりつつある地球近傍宇宙を含む、太陽宇宙環境を多角的に解き明かすことを目指しており、本研究室の大学院生は、宇宙プラズマ現象の物理素過程から宇宙天気研究、比較惑星科学など広い領域からテーマを選ぶことができる。

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ＳＳＴ研究室の研究テーマ
太陽地球結合システム
磁気圏境界乱流
極域磁場

衝撃波
コロナ加熱

差分回転

磁気嵐

コロナ質量放出(CME)

ダイナモ
核融合

プロミネンス

黒点

サブストーム

オーロラ
環電流
放射線帯

太陽風

気候変動

フレア

対流

電離層擾乱
高エネルギー粒子の加速と伝搬
彩層

子午面
循環

沿磁力線電流結合系
太陽輻射変動

磁気リコネクション

コロナホール
プラズマ宇宙物理学

比較惑星科学

銀河宇宙線

太陽内部→彩層→コロナ→太陽風→磁気圏→電離圏→大気→地表
2012/8/27

太陽宇宙環境物理学研究室(SST研)
太陽黒点周期活動とその変動のメカニズム 太陽フレアの発生機構の解明とその予測
 太陽フレアにおける高エネルギー粒子加速 コロナ質量放出の形成と伝搬 爆発的なオーロラ発生の機構
 放射線帯の変動機構
 地球、火星の大気散逸機構
 地磁気の反転機構
 太陽活動と雲の関係
宇宙天気・宇宙気候の理解と予測

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宇宙天気と宇宙気候

宇宙天気 (Space Weather)
短期的な太陽活動（特に、フレア及びコロナ質量放出）に伴って発生する地球と地球周辺宇宙空間の環境変動
 オーロラ嵐、磁気嵐、デリンジャー現象、プロトンイベントなど


宇宙気候 (Space Climate)
長期的な太陽活動の変化（黒点周期やその変動）に伴って発生する地球と地球周辺宇宙空間の環境変
動 気候変動、大気成分変化、大気散逸など


学生生活の様子

世界各国との共同研究に参加し、修士課程の段階から国内外の学会等に参加・成果発表をしています。スポーツも盛ん。フットサル優勝！

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新総合研究棟（2013年2月完成予定）

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分野横断研究と広範なネットワーク
国立天文台

JAXA 宇宙航空研究開発機構

NiCT情報通信研究機構

名古屋大学太陽地球環境研究所

国内研究機関京都大学
附属天文台

海外研究機関JAMSTEC 海洋研究開発機構

核融合科学研究所
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なぜ、太陽研究は面白いか！
非線形プラズマ現象の宝庫

太陽地球システムの中心

巨大なプラズマの実験室

太陽フレア・太陽風・太陽嵐

地球に最も近い恒星

地球環境への影響

様々な天体現象をひも解く鍵

太陽黒点活動と気候変動
小氷期

太陽磁気ループ

銀河ループ

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名古屋大学理学研究科の入試


自己推薦入試
口述審査のみ 説明会 6月中旬、出願〆切 7月初、試験 7月中




一般入試
筆記試験＋面接 出願〆切 8月初、試験 8月下旬


2次募集

実施の有無は一般入試の後、決められる予定。
 受験の際には事前に研究室へ連絡することが望ましい。
17