太陽は、神である。輝いているよ。の掲示板

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表面現象

太陽表面には、数時間から数ヶ月にかけて現れては消えるしみのような太陽黒点などさまざまな現象が生じる。また爆発現象である太陽フレアや紅炎（プロミネンス）、CME（コロナ質量放出）なども観察できる。これらを発生させる原因は太陽磁場の磁力線管である。黒点は磁力線管が浮き上がり光球面と交わる部分に2つが対になって生じ、太陽エネルギー放出を阻害するためにその領域の温度は相対的に低くなる。

太陽フレアは黒点上のコロナ部分周辺で数分から数十分発生する強力な爆発現象で、高さ1 – 10万kmのフレアリボンという明るい帯状の光と強いX線[34]を放ちながら、10 ×1022 - 10 ×1025ジュールの高エネルギー粒子が開放され宇宙空間に放たれる[32][39]。紅炎は黒点形成に関わる磁力線管に蓄積された2000 - 3000Kの高温プラズマに耐えられず、付け根部分が破壊する現象で、これも高エネルギー粒子の放出が伴う。

また、コロナ内でもコロナ質量放出（コロナガス放出、Coronal mass ejection, CME）という現象がある。これはコロナ下層から湧き上がる電離高温ガスの塊であり、質量10 ×1015g程度、速度10 - 1000km/秒、エネルギーは10 ×1026ジュール程度にもなる。かつては太陽フレア発生による副次作用と思われていたが、観測の結果CMEがフレアよりも先に起こることもあると判明しており、CME発生の根本原因は解明されていない。

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太陽磁場と周期

太陽は固有磁場を持っているが、その様相は地球磁場と大きく異なる。磁力線は太陽風によって放射状に広がり、しかも自転の影響を受けてらせん状に展開する。宇宙空間の一般磁場は1ガウスに満たないが、黒点部分では数千ガウスと強さもまちまちである。太陽付近の強い磁場がプラズマを拘束する際にX線が生じる。

このような磁場は地球同様にダイナモ効果によると考えられるが、差動回転の影響で単純な双極磁場とならず緯度によって差が生まれて、やがて水平方向のトロイダル磁場を作る。しかし磁力線は反発し合うために浮き上がりやループなどが生じ、黒点を生む原因となる。ここにコリオリの力が影響すると、磁力線の繋ぎ変えやねじれができ水平方向の電流（トロイダル電流）が誘起され、磁場はNS極が逆転した緯度方向のポロイダル磁場となり、上下逆の双極磁場に戻る。この変動は11年を周期に起こり、これは太陽周期と呼ばれる。

太陽黒点は太陽周期で増減する。これは黒点の数で観測され、多くなれば活発な極大期へ向かう。このサイクルは古い磁場が一方の極から引き剥がされてもう一方の極まで達する周期に対応しており、1周期ごとに太陽磁場は反転する。太陽活動の周期には1755年から始まった周期を第1周期とする通し番号が付けられており、2008年1月から第24周期に入っている。この他、マウンダー極小期のようなさらに長い周期での変化もある。なお、11年周期は磁場極性変動が片方（例えば北から南）へ動く期間であり、一周する期間で考えれば22年周期とも言える。

この周期は、太陽磁場・差動回転・対流の3つが対流層で相互作用を起こした結果という説明が1950年代にアメリカのユージン・パーカーが提唱した「ダイナモ機構」で行われた。ただし太陽周期を正確に説明するダイナモモデルは完成されておらず、これには対流層での差動回転の様子を解明しなければならない。

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コロナ

彩層のさらに外側にはコロナと呼ばれる約200万度のプラズマ大気層があり、太陽半径の10倍以上の距離まで広がっている。彩層とコロナの間には還移層と呼ばれる薄い層があり、これを境界に温度や密度が急激に変化する。

コロナからは太陽引力から逃れたプラズマの流れである太陽風が出ており、太陽系と太陽圏 (heliosphere) を満たしている。コロナの太陽表面に近い低層部分では、粒子の密度は 1011 個/m3程度である。自由電子が光球の光を乱反射するが、輝度は光球の1/100万と低いため普段は見えないが、皆既日食の際に白いリング状（またはアーチ状とも表現できる）に輝くコロナが観察できる。

かつてコロナのスペクトル線を分析した際に、既知の元素に見られないスペクトルが発見されたため、地上に存在しない元素「コロニウム」が提唱されたことがある。しかしこれはコロナの温度がもっと低温と考えられていたためであり、このスペクトルは一般的な元素が高階電離状態で発するものであった。例えば最も強い波長530.3nmの緑線は13階電離（軌道電子を13個失った）鉄元素と判明した。

コロナの領域では、X線が観測されない領域が発生することがある。これは「コロナホール」と呼ばれ、磁力線が宇宙空間に向けて開いている箇所であり、ここはコロナガスが希薄で太陽風を発生させる原因のひとつである。

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光球

光球とは、可視光を放出する、太陽の見かけの縁を形成する層である。光球より下の層では密度が急上昇するため電磁波に対して不透明になり、上の層では太陽光は散乱されることなく宇宙空間を直進するためこのように見える。厚さ約300km- 600kmと薄い。

光球表面から放射される太陽光のスペクトルは約5,800Kの黒体放射に近く、これに太陽大気の物質による約600本もの吸収線（フラウンホーファー線）が多数乗っている。比較的温度が低いため水素は原子状態となり、これに電子が付着した負水素イオンになる。これが対流層からのエネルギーを吸収し、可視光を含む光の放射を行う。光球の粒子密度は約1023 個/m3である。これは地球大気の海面上での密度の約1%に相当する。光球よりも上の部分を総称して太陽大気と呼ぶ。太陽大気は電波から可視光線、ガンマ線に至る様々な波長の電磁波で観測可能である。

光球の表面には、太陽大気ガスの対流運動がもたらす湧き上がる渦がつくる粒状斑・超粒状斑や、しばしば黒点と呼ばれる暗い斑点状や白斑という明るい模様が観察できる。黒点部分の温度は約4,000K、中心部分は約3,200Kと相対的に低いために黒く見える。また、スペクトル解析からこの黒点部分には水分子が観測された。

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放射層

　太陽半径の0.2倍から0.7倍まで、中心核を厚さ40万kmで覆う層では、放射（輻射）による熱輸送を妨げる程には物質の不透明度が大きくない。したがって、この領域では対流は起こらず、輻射による熱輸送によって中心核で生じたエネルギーが外側へ運ばれている。放射層をエネルギーが通過するには長い時間がかかり、近年の研究では約17万年が必要とも言われる。

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　太陽の中心には半径10万kmの核（中心核）があり、これは太陽半径の0.2倍に相当する。密度が1.56 ×105 kg/m3（およそ水の150倍）であり、このため太陽全体の2%ほどの体積の中に約50%の質量が詰まった状態になっている。その環境は2500億気圧、温度が1500万Kに達するため物質は固体や液体ではなく理想気体的な性質を持つ、結合が比較的低い量子論的な縮退したプラズマ（電離気体）状態にある。

太陽が発する光のエネルギーは、この中心核においてつくられる。ここでは熱核融合によって物質からエネルギーを取り出す熱核融合反応が起こり、水素がヘリウムに変換されている。1秒当たりでは約3.6 ×1038 個の陽子（水素原子核）がヘリウム原子核に変化しており、これによって1秒間に430万トンの質量が3.8 ×1026 Jのエネルギー （TNT火薬換算で9.1 ×1016 トンに相当する）に変換されている。このエネルギーの大部分はガンマ線に変わり、一部がニュートリノに変わる。ガンマ線は周囲のプラズマと衝突・吸収・屈折・再放射などの相互作用を起こしながら次第に「穏やかな」電磁波に変換され、数十万年かけて太陽表面にまで達し、宇宙空間に放出される。一方、ニュートリノは物質との反応率が非常に低いため、太陽内部で物質と相互作用することなく宇宙空間に放出される。それ故、太陽ニュートリノの観測は、現在の太陽中心部での熱核融合反応を知る有効な手段となっている。

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　太陽は、中心核（太陽核）・放射層・対流層・光球・彩層・（還移暦）・コロナからなる。可視光にて地球周辺から太陽を観察した場合の視野角と概ね一致するため、このうち光球を便宜上太陽の表面としている。また、それより内側を光学的に観測する手段がない。太陽半径を太陽中心から光球までの距離として定義する。光球には周囲よりも温度の低い太陽黒点や、まわりの明るい部分であるプラージュと呼ばれる領域が存在することが多い。光球より上層の、光の透過性の高い部分を太陽大気と呼ぶ。プラズマ化した太陽大気の上層部は太陽重力による束縛が弱いため、惑星間空間に漏れ出している。海王星軌道まで及ぶこれを太陽風と呼び、オーロラの原因ともなる。

太陽は光球より内側が電磁波に対して不透明であるため、内部を電磁波によって直接垣間見ることができない。太陽内部についての知識は、太陽の大きさ、質量、総輻射量、表面組成・表面振動（5分振動）等の観測データを基にした理論解析（日震学）によって得られる。理論解析においては、太陽内部の不透明度と熱核融合反応を量子力学により推定し、観測データによる制限を境界条件とした数値解析を行う。太陽中心部の温度、密度等はこのような解析によって得られたものである。

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　太陽は属している銀河系の中ではありふれた主系列星のひとつで、スペクトル型はG2V（金色）である。推測年齢は約46億年で、中心部に存在する水素の50%程度を熱核融合で使用した、主系列星として存在できる期間の半分を経過しているものと考えられている。

また太陽が太陽系の中心の恒星であることから、任意の惑星系の中心の恒星を比喩的に太陽と呼ぶことがある。

太陽（たいよう、英: Sun、羅: Sol）は、銀河系（天の川銀河）の恒星の一つである。人類が住む地球を含む太陽系の物理的中心であり、太陽系の全質量の99.86%を占め、太陽系の全天体に重力の影響を与える。