アマチュアでも楽しめるデータ解析天文学－17－

アマチュアでも楽しめるデータ解析天文学
森
1. はじめに好平（四国天文協会，天体望遠鏡博物館）
がりました。太陽活動と雲量に相関があるが、ブラックホールや重力波、はやぶさ 2 の大空の透明度との関係の研究はないのではない成功に火星探査。天文学の幅広い分野での成かということでした。それで、ふと思いつい果が報道され、多くの人が天文に興味を持ったのが、以前、環境庁が主催していた「全国ていることは、天文教育普及研究会として大継続星空観測」です。写真によるバックグラ変喜ばしいことだと思います。しかし、主体ウンドの暗さの数値も出ているので、太陽黒的に天文学にかかわろうとする人の割合は、点相対数との関係が出てくるのではないか。

そんなに多くない気がします。私の中・高校

そう思って解析した結果が図 1 です。

時代には、簡単な機材で撮影した天体写真が天文雑誌に掲載されるなど、比較的容易に天文学にかかわれたのですが、今は機材や技術が高度になりすぎて、若い人たちが参入しにくくなっている気がします。処理が簡単なデジカメになり、敷居が低くなったという意見はその通りなのですが、挑戦する目的が見いだせなくなっているのかもしれません。その結果が、天文関係の団体に所属するメンバーの高齢化ではないでしょうか。
天文学に興味を持ち、さらに深くかかわりたいと思った人が取り組める、天体写真に代わる新たな活動分野として、私が行きついたのが公開されているデータの解析です。私がこのようなことを初めた経緯と、その面白さをここに紹介いたします。
2. これまでのデータ解析事例
2.1

最初の取り組み私がデータ解析を始めるきっかけとなった

図1

夜空の明るさと太陽黒点相対数の相関のは、国立天文台渡辺潤一先生との対話でし

上：夏データ、下：冬データ

た。教職を定年退職し時間を持て余している

使用データ：文献[1]、[2]時、渡辺先生が愛媛総合科学博物館にいらっしゃることを知り、ご一緒させていただきま

相関係数は夏データで 0.288187，冬データ

した。ずうずうしく先生の近くに陣取り、いで 0.25296 と数値は小さいものの正の相関をろいろお話を聞かせてもらったのですが、話示しています。また、太陽黒点相対数が大き題の一つに太陽活動と地球の気候の関係が挙いとき夜空は必ず暗く、小さいときは明るい

天文教育 2021 年 5 月号（Vol.33 No.3）

－18－■ 特集 1：中国四国支部集会 ■ときや暗いときがあると見て取れます。これは、水蒸気量のように太陽黒点相対数と独立した要素が、夜空の明るさに影響しているとすると説明できます。
この結果をまたしても図々しく渡辺先生にメールで送ったところ、次のような返信をいただきました。
「論考資料、じっくりと拝読させていただ
きました。実に面白い点をついております。
こうした論考は有意義ですし、今後のさらなる議論につながるものです。
実は、高層大気の透明度に関する太陽活動との研究は、かつてうちの櫻井さんがやっていました。（文献[3]を紹介）」（原文のまま）
このメールに感激したとともに、私がやろ

図2降下物中の Be-7 量と太陽黒点相対数の相関関係（13 か月移動平均したデータによる）使用データ：文献[1]、[4]うとしたことが間違っていなかったと自信を持つことができました。これがその後もデーり、銀河宇宙線が減少することを表していまタ解析を続けていく原動力となったわけです。 す。相関から外れる部分は期間が限られており、大規模フレアが連続した時期や太陽磁場2.2の双極構造の崩れた時期に対応しているもの

Be-7 との出会い

教職を定年退職した 1 年後から、香川県環もあります。詳しくはネット上に公開してい境保健研究センターで環境放射能水準調査をる香川県環境保健研究センター所報第 17 号担当することになりましたが、その測定にお（2018 年）[5]をご覧ください。

いて、Be-7 の存在を知りました。Be-7 は上このグラフの Be-7 量は香川県高松市での層大気の酸素や窒素の原子が銀河宇宙線によ降下物の測定データを使いましたが、地域性り分解されてできる自然放射性物質で、降下が出たのではないかという指摘を受けました。

物 や 大 気 浮 遊塵 の 中 に 多 く 検 出 さ れ ま す 。

それで、国内 8 か所の降下物の測定データをC-14 や Be-10 のように半減期が長い物質は、規格化して解析したところ、大筋で一致する年代測定や過去の地球の様子の研究に使われ結果を得ることができました。詳しくはネッ

ますが、Be-7 は半減期が 53.29 日と短く、最ト上に公開している香川県環境保健研究セン

近の宇宙線量を反映しているものと思われまター所報第 18 号（2019 年）[6]をご覧くださす。それで、太陽活動の変動が反映しているい。のではないかと考え、データを解析した結果が図 2 です。このグラフが描かれた時の衝撃は大きく、データ解析の面白さに気づき、のめり込んでいくことになります。

2.3

中性子線への発展

地上で測定される Be-7 量は太陽磁場の変化による銀河宇宙線量の変化以外に、地球大

図 2 より、負の相関の部分とそれから外れ気のいろいろな変動の影響を大きく受けます。

る部分があることが分かります。負の相関はそのため、いろいろな補正を行ったものの、太陽活動が活発になると惑星間磁場が強くな

とても惑星空間磁場の変動をとらえたとは言天文教育 2021 年 5 月号（Vol.33 No.3）

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えないものです。太陽黒点相対数と地上で測定される Be-7 量の中間にある、銀河宇宙線量と直接関係するデータが欲しいところです。
手元にあったデータでは、モニタリングポストで連続測定しているγ線のうち、放射性物質がほとんど出さない 3MeV 以上のものを集計したものが銀河宇宙線由来として使用できそうでした。しかし、これは未公開のデータですので、今回のテーマからは外れてしまいます。興味がある方は香川県環境保健研究

図 3

中性子線量と太陽黒点相対数の相関関センター所報第 18 号（2019 年）[7]、香川県係（13 か月移動平均したものを、太陽活動

環境保健研究センター所報第 19 号（2020 年）

サイクルごとに時系列に線で結ぶ。）[8]をご覧ください。また、私の手に入るγ線のデータは保存されている期間が短く、大気ことを示唆しているように思えます。そして、の影響も大きく受けるため、太陽の研究にはこの現象が太陽内部の磁場構造解明の手掛か適していないようです。
（逆に、地球上層大気りの 1 つになるのではないかと、どんどん妄の変動を探る手掛かりになりそうです。）

想を膨らませてしまいました。

それで、ネット上で公開されているデータ

この結果に、国立天文台太陽観測科学プロで適したものがないかと探し、たどり着いた

ジェクト特任専門員

伊集

朝哉

先生が反のが地上での中性子線量の観測データです。

応してくださいました。香川県環境保健研究

中性子線は銀河宇宙線と地球上層大気の原子センターの所報に太陽黒点相対数のデータをとの衝突によって発生しますが、他の原子と利用させていただいたことを報告するメール

あまり反応しないため、そのまま地上まで届に、この結果へのご意見をお聞かせいただきいていると考えられます。また、文献[9]に世たいと記していたところ、返信メールをいた界各地の測定データがまとめられていて、長だきました。その中で、フィンランドで観測期間安定したデータを公開してくれていた、された中性子線のデータを使っても同様のグユングフラウヨッホ(スイス)の測定値を使いラフが描かれたと伝えていただきました。そました。その解析結果が図 3 ですが、このグして、以下のデータを比較したグラフを添付

ラフが描かれた時も、目が点になってしまいしてくださいました。
太陽黒点データ[1]、太陽フレアデータ[10]、ました。
図 3 において、サイクル 22 ではほぼ一直地球に到達したコロナ質量放出のデータ線となり、黒点相対数の増加がリアルタイム[11]、惑星間空間磁場･太陽風データ[12]、で中性子線量の減少となって表れています。

フィンランドの宇宙線データ[13]ところが、サイクル 21 では、反時計回りのこのグラフでは、ほとんどの期間で太陽黒円に近い形になり、太陽黒点相対数に遅れて点相対数と他の測定値は連動しているように中性子線量が変化しています。これは、黒点見えるのですが、太陽サイクル 21 の極大期を発生させる磁場とフレアやコロナ質量放出に当たる 1980 年ごろで中性子線量が減少途（CME）を起こす磁気リコネクションを誘発中であり、惑星間太陽磁場とフレア数は増加する磁場は、必ずしも同じ起源ではではない中であることが見て取れました。
（CME のデ

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－20－■ 特集 1：中国四国支部集会 ■ータは 1986 年以降しかない）つまり、太陽周期（極の反転も含め）についての研究は、黒点相対数に遅れて他のいくつかの観測値があまり進展が見られないように思われます。

変化しているわけです。この資料により、私

これは、精密観測が行われるようになってまの解析は間違っていなかったと自信を持つこだ 1 太陽周期ほどしかデータの蓄積がないかとができました。伊集先生にはこの他にもたらではないでしょうか。地上で観測される中

くさんのアドバイスをいただき、大変感謝し性子線量のデータをもとに、2 太陽周期の変ています。

動についての資料（図 3）を提示できましたが、地上での別の観測データにはもっと長期3. データ解析の面白さ間のものもありそうです。私が最もおもしろこのように、いくつかのデータ解析を取りそうだと思っているのが、地磁気異常です。

組んでみて、意外と面白い結果が出てくるも100 年以上のデータがあり、太陽風や惑星間のだと感じました。思いがけないグラフが描

太陽磁場の影響を受けていることが分かってかれた時は、明るい火球を目撃した時のよういます。太陽・地球の L1 ポイント（地球よに「あ！」と声が出てしまいました。それがり 150 万㎞太陽に近い位置）を回っている観

科学的に意味有りそうだと気づいた時は、新測機の太陽風や惑星間磁場のデータと、地磁彗星を発見したような気分になりました。
（オ

気異常のデータを比較することにより、関連ーバーは言い方ではありますが）数字とにら性を抽出できれば、観測機のデータを 100 年

めっこして何が面白いと思われがちですが、前まで延長できることになります。これによ意外と感動もあるものなのです。

り、太陽周期の解明に寄与できるのではない

私は皆さんに「観測をやめて解析をやりまかと妄想しています。

しょう」と言っているのではありません。最初の取り組みで、全国継続星空観測のデータ

4.2

太陽活動域の経度シフト解析を使うことを思いついたのは、私がかつてこ

私が五色台少年自然の家に勤務していたこの観測に参加しデータ送っていたからです。

ろ、自分で太陽黒点を観測したデータをもと五色台少年自然の家に勤務していたころ太陽に、図 4 のグラフを得ました。図 4 は太陽活観測をしていたから、Be-7 を知ったときにす動の極小期に近い時期に、観測された太陽黒ぐに太陽との関係を解析したいと思い立った

点の経度をプロットしたものです。黒点は消のです。星が好きでいろいろな天文現象を観滅しても活動領域としては継続しており、同測してきたが、個人でできることに限界を感じような経度にまた黒点が出現することが分じながら、それでも天文学から離れたくないかります。さらに、その領域が徐々にずれてと感じている人に、こんな面白い研究もできいる（図中破線）ことから、黒点活動のもとますよと、提案させていただきます。になるものの深さが推測されるのではないかと考えています。自分の観測データだけでは

4. 今後の発展と課題

短い期間しか解析できませんが、公開されて4.1いるデータを使うと、太陽の内部の活動域の太陽活動周期解明への寄与

現在は人工衛星などからの精密な観測により、太陽活動についての理解が急速に深まり、変動も見えてくるのではないかと妄想しています。

コロナ加熱問題などは解明に迫っているように思います。ところが、約 22 年の太陽活動
天文教育 2021 年 5 月号（Vol.33 No.3）

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4.3

－21－

今後の課題

こ こ で 紹 介し た 太 陽 に 関 す る も の 以 外 にもたくさんのデータが公開されています。人数が限られたプロの研究者だけでは手が回りきらず、うずもれてしまっている貴重なデー
タがたくさんあることでしょう。先人の努力の積み上げである貴重な遺産をアマチュアの手で生かすことができたら、こんな素晴らしいことはないと思います。
最近は数値データばかりでなく、画像データもたくさん公開されています。写真処理の高い技術を持ったアマチュアもたくさんおられますので、その技術を生かすと研究者が見落とした新発見ができるかもしれません。
また、「最初の取り組み」で紹介した夜空の明るさは、全国のアマチュアが長年撮りためた写真データを出し合うことで、立派な研究に発展することも期待できます。
このように、アマチュアでも楽しめそうなテーマがたくさんありますので、興味を持って取り組む方が現れることを期待しています。
しかし、このような研究を個人的にやっていると、勝手な解釈で間違った方向に進んでしまいそうです。多方面の方々から、アドバイスやダメ出しなどのご意見をいただくことが必要です。特にその分野の専門の方々には、お忙しいところお手を煩わせることとなり申し訳ないのですが、アマチュアの研究活動にご援助いただけないでしょうか。今後とも、プロとアマの良好な関係が築けていけますよ
うよろしくお願いいたします。
文献[1] 国立天文台太陽観測科学プロジェクト三鷹太陽地上観測
https://solarwww.mtk.nao.ac.jp/jp/database.html[2] 全国星空継続観察観測結果
図4

活動領域の経度変化[14]http://www.env.go.jp/kids/star.html

天文教育 2021 年 5 月号（Vol.33 No.3）

－22－■ 特集 1：中国四国支部集会 ■[3] Sakurai, T.; Irie, M.; Imai, H.; Miyazaki,

Be-7 の長期変動の解析（第 3 報）｣，香川H.; Sykora, J.（1999）, ‘Emission line

県環境保健研究センター所報，19 号，52-29

intensities of the solar corona and sky頁

brightness at Norikura: 1950-1997 ’Publications
Astronomicalof

theObservatoryof[9] World Data Center for Cosmic RayNational

http://cidas.isee.nagoya-u.ac.jp/WDCCR/

Japan,[10] NOAA National Center for Environ

Vol.5, No. 3, p. 121 – 137

mental Information[4] 環境放射線データベース

https://www.ngdc.noaa.gov/stp/solar/sola

https://www.kankyo-hoshano.go.jp/data/rflares.html

database/[11] List of Richardson/Cane ICMEs Since[5] 森好平（2018）｢大気降下物中に含まれるJanuary 1996

Be-7 の長期変動の解析｣，香川県環境保健http://www.srl.caltech.edu/ACE/ASC/DA

研究センター所報，17 号，51-56 頁

TA/level3/icmetable2.html

https://www.pref.kagawa.lg.jp/kanpoken/[12] OMNIweb Plus
https://omniweb.gsfc.nasa.gov/index.html

syoho/syoho.html[6] 森好平（2019）｢大気降下物中に含まれる[13] Oulu Cosmic Ray Station

Be-7 の長期変動の解析(第 2 報)｣，香川県

http://cosmicrays.oulu.fi/[14] 森好平（1987）「太陽黒点の経度分布」,

環境保健研究センター所報，18 号，45-53

四国天文協会頁

アストロピア，No.5[7] 森好平（2019）｢モニタリングポストでの森

空間放射線スペクトルデータの活用｣，香川
県環境保健研究センター所報，18 号，54-64
頁[8] 森好平（2020）｢大気降下物中に含まれる＊

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天文教育 2021 年 5 月号（Vol.33 No.3）

好平