太陽はなぜ輝くのか？

今見えている太陽の光は、8分あまり前に太陽を出発したものです。太陽は直径約139万kmのG型主系列星で、太陽系全体の質量の99.86%を占め、地球から約1億5,000万km離れています。その光は地球を暖め、重力は惑星や彗星、小天体の軌道をまとめています。

雲から恒星へ

約46億年前、分子雲が重力で収縮し始めました。近くの超新星爆発がきっかけになった可能性もあります。物質は回転する原始惑星系円盤となって集まり、中心部が約1,000万°Cに達すると水素の核融合が始まりました。残ったガスと塵から、地球を含む惑星が形成されました。現在の太陽は安定した主系列星の段階にあり、この状態はあと約50億年続くと考えられています。

層になった内部

太陽は一様に燃える炎ではなく、役割の異なる層をもつプラズマの球です。約1,500万°C、超高圧の中心核で核融合が起こります。外側の放射層では、光子が吸収と放出を何度も繰り返すため、エネルギーが外へ抜けるまで数十万年かかることがあります。さらに外側の対流層では、プラズマの上昇と下降によって熱が表面へ運ばれます。

目に見える光球の温度は約5,500°Cで、太陽光の大半はここから放たれます。その上の彩層は、皆既日食の際に赤い縁として見えることがあります。最外層のコロナは数百万km先まで広がり、温度は数百万°Cにも達します。表面よりはるかに高温になる仕組みの解明は、太陽物理学の大きな課題です。

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太陽は火のように燃えているのか

違います。木が燃えるのは酸素を必要とする化学反応ですが、太陽では水素の原子核が結びついてヘリウムになり、わずかな質量が莫大なエネルギーへ変わります。立てるような固体の表面はなく、光球は光が外へ抜けやすくなる境界にすぎません。

水をかけても太陽は消えません。水は水素と酸素に分かれ、やがてプラズマになります。核融合は非常に効率よくエネルギーを生み出すため、太陽は数十億年にわたって安定して輝き、生命が進化する時間を与えてきました。

陽子–陽子連鎖

太陽で主に起きている陽子–陽子連鎖では、毎秒およそ6億tの水素が核融合します。そのうち400万tあまりの質量が、E=mc²に従ってエネルギーへ変わります。途方もない量に見えますが、太陽がもつ燃料全体からすればごく一部です。

黒点、フレア、コロナ質量放出

黒点は磁場が強い領域で、周囲より約1,500°C低いため暗く見えます。黒点の数は、およそ11年周期で増減します。

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活動領域の近くで磁力線がつなぎ替わる「磁気リコネクション」が起きると、数分のうちに莫大なエネルギーを放つ太陽フレアが発生することがあります。**コロナ質量放出（CME）**では、数十億tものプラズマが秒速数千kmで惑星間空間へ噴き出します。

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2024年12月24日、Parker Solar Probeは太陽表面から約610万kmまで接近し、探査機による太陽最接近記録を打ち立てました。

オーロラと宇宙天気

太陽風は、荷電粒子を絶えず地球へ運んでいます。地球の磁場はその多くをそらしますが、一部は磁力線に沿って極域の上層大気へ入り、酸素や窒素と衝突します。その光がオーロラです。強い磁気嵐の際には、普段より低い緯度でも見えることがあります。

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太陽活動は短波通信を乱し、人工衛星を損傷させ、送電網へ影響することがあります。1859年のキャリントン事象では、電信機器が火花を発しました。現代では、最も近い恒星を常時監視する「宇宙天気予報」が、社会の技術基盤を守る役割を担っています。