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太陽についての進化形態まとめ!大きさや構造等驚愕規模解説

ハワイのマウイ島に完成した世界最大の太陽望遠鏡が、その最新鋭の性能を見せつけるべく?史上最高解像度の太陽表面を捉えた画像を公開して話題になっています。

公開された太陽表面はとても鮮明で、まるですぐそこに太陽があるように思える程の解像度で驚きです。

と同時に、私たちの母なる太陽がいかに大きな存在である事も思い知らされる素晴らしい画像でもあります。

今回は、この最新の太陽表面画像の紹介と太陽とはどれくらい大きな存在なのか?について少し解説してみたいと思います。

世界最大の新型太陽望遠鏡が撮影した驚愕の太陽表面画像&動画

約3億5,000万ドルの巨費を投じ、ハワイ・マウイ島のハレアカラ山標高約3,000メートル地点に建設された新型の太陽観測望遠鏡「ダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡」が完成。

ちなみに、望遠鏡の名前はハワイ州出身で日系アメリカ人初の連邦上院議員だったダニエル・K・イノウエ氏に由来するそうです。

最新鋭のダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡は100キロ先に置かれたコインを見る事が出来るほどの性能を持っているといい、その高性能を活かして挨拶がてら?に撮影された太陽表面の画像がこれ↓↓です。


「画像参照:米国立太陽天文台」

この画像は太陽表面の3万6,500キロ四方の範囲(太陽表面の約38分の1)を撮影したモノで、表面をびっしりと覆う粒模様「粒状斑」の一つ一つの幅は1,000キロほどもあり、これはアメリカ・テキサス州に匹敵する程の大きさです。

なお、全米二位の広さを誇るテキサス州の面積は日本列島の約2倍の695,700平方キロメートル。

つまり、この粒状斑一つに日本列島が2つスッポリ入ってしまう事になります。

また粒状斑は常に対流しており、高温(約6,000度)のプラズマガスが上昇してくる部分は明るく、沈み込んでいく部分は暗く見えており、その様子がわかる動画も公開されています。

「動画参照:YouTube (プライバシー ポリシー)

粒状班の寿命は約10分程度で、次々に新しい粒状班が現れては消えを繰り返す対流を起こしており太陽の表面全体を覆っています。

想像を絶する太陽の巨大さに驚愕!

私たちが住む太陽系において、その中心に座する太陽は絶対的で巨大な存在です。

単純にその巨大さがわかるのは、私たちの頭上で燦燦と輝く太陽の大きさ。

地球から約1億5,000万キロも離れているのに、あれだけ大きく、そして明るく輝いているのがその巨大さの証拠。

直径にして約140万キロ。
地球の直径の109倍にもなる大きさで、質量に至っては約33.3万倍にもなります。


「画像参照:Planet Facts

地球と比べたら太陽の大きさや質量も桁違いで驚愕なのですが、
もっと驚愕なのが、太陽系全質量を占める太陽の割合が何と99.85%もある事。

つまり、太陽系のほぼ全てを太陽が占めており、地球や木星等の惑星や衛星、小惑星、彗星等は全質量の0.15%にも満たないって事になるのです。

太陽のうんちく~その1「太陽は何故”燃えている?”」

熱く燃える太陽。

厳密に言うと”燃える”という燃焼反応ではなく、
熱核融合反応によってエネルギー変換が行われているのです。

凄まじい質量を持つ太陽は、その自重によって中心部は超高圧(約2,500億気圧)、超高温(約1,600万度)になっています。

そんな超高温・高圧の状況で生じるのが、水素原子が融合する核融合反応。

太陽中心部では水素が核融合を起こしヘリウムを生成。
毎秒約430万トンもの重量を減らす事で生じる膨大エネルギーが熱や光等に変換されているのです。

また、太陽が星として球状を保っている理由は、核融合によって膨張しようとする力と自重によって収縮しようとしようとする力が絶妙に釣り合う事で、バランスが保たれているのです。


「画像参照:恒星の重力バランスのイメージ(YouTubeより)」

なお、太陽中心部で起こる核融合で造られるエネルギー量は、わずか1gの水素から20tの石炭を燃やすのと同等のエネルギー量に相当します。

太陽のうんちく~その2「永い年月を経て地球に届く太陽エネルギー」

核融合によって造られる熱や光等の太陽エネルギー。

造られたそのエネルギーはすぐに地球に届くと思われるかも知れませんが、
実は地球に届くまで気の遠くなる年月が必要となり、明確にはわかっていませんが時間にして数十万年~数百万年かかるとされています。

何故、そんなに時間がかかるのか?

原因は太陽内部にかかる凄まじい重力による密度と圧力。

あまりにも高密度の太陽内部の物質と重力に邪魔をされ、エネルギーは少しずつしか進む事が出来ず、膨大な時間を経て太陽表面に出て来ます。

そしてその後のエネルギー伝達速度は速く、地球までの距離約1億5,000万キロは光の速さで8分20秒で到達します。

しかし、地球が太陽から得られるエネルギー量は、太陽が放出する全エネルギーの20億分の1程。

しかも、そこから地表に届くエネルギーは50%ほどで、残りは大気に吸収されるか、反射等で宇宙に放出されてしまいます。


「画像参照:恒星の重力バランスのイメージ(YouTubeより)」

太陽のうんちく~その3「緯度によって違う自転速度」

太陽ももちろん地球と同じように自転をしています。

ほぼ球体の形状をしている太陽ですが、地球のような固体ではなくガスで構成された流体の天体。

そのため緯度によって自転速度に差異が生じてしまいます。

これを差動回転(微分回転)と呼び、赤道付近の自転速度は1周約25日に対して、極付近では約35日と10日も自転速度に差があります。


「画像参照:NASA」

太陽のうんちく~その4「太陽も公転している」

太陽系の中心にある太陽。
私たちからみれば、それは宇宙の中心にある絶対的な存在のようにも見えます。

しかし、銀河系(天の川銀河)の中での太陽は2,000億個以上ある星(恒星)の一つに過ぎず、銀河の中を移動(公転)しています。

銀河の中心から太陽までは約2万6,000光年で、時速約864,000キロという速度で2億年~2億5,000万年かけて一周しています。

という事は、恐竜の時代から今日までまだ銀河を1周していないかも?
それだけ気の遠くなるような年月をかけて太陽は公転している事になります。

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太陽のうんちく~その5「太陽の寿命はあと何億年?」

内部で水素原子核4つからヘリウム原子核1つが造られている、熱核融合反応による膨張と重力による収縮と圧力が釣り合った静水圧平衡状態にあり、この安定した恒星の事を主系列星と呼び、太陽は今その状態にあります。

しかし、そんな安定した状態もいずれは終わりを迎えてしまい、太陽もあと50億年ほどで寿命が尽きると考えられています。

現在の太陽年齢は46億歳ほどだと考えられており、全寿命の半分程を消化しているモノとみられています。

主系列星時代に水素からヘリウムに変換し、中心核付近にヘリウムを溜め込んだ太陽は、次にヘリウムが核融合反応を起こし始めます。

この時から、太陽は赤色巨星フェイズに移行。

表面温度が低下し(2,000~3,000℃)赤く巨大な星へと変貌して行きます。

赤色巨星となった太陽は半径1億キロまで膨張し、おそらくは金星の公転軌道に迫るほど巨大化すると思われます。

では、このとき地球はどうなるのか?

残念なながら太陽が赤色巨星フェイズに入る遥か前に、地球は生命が住める環境では無くなり、おそらくは不毛の地になっている事でしょう。

諸説はありますが、赤色巨星フェイズ移行した太陽の引力は弱まり地球の公転軌道は後退。

赤色巨星の太陽に飲み込まれる事は無いと思われ、同時にこれまで太陽の一部だった外層のガス等も引力の弱まりとともに宇宙へ拡散して行きます。

この状態になった太陽は惑星状星雲になり、さらに引力が低下。
ついには、中心部での核融合反応が停止してしまいます。


「画像参照:惑星状星雲(Wikipediaより)」

そして中心部には、外層部を剥ぎ取られ残った芯が白色矮星となります。

白色矮星の大きさは地球ほど。
しかし重力は空間を歪めるほど凄まじく大きく、表面温度5万~10万度の天体が形成されます。

さらに宇宙空間に散らばったガスは、永い時間をかけてまた集まり、新たな恒星系を形成して行くものと思われ、宇宙でも生から死、そしてまた生と受け継がれるサイクルが繰り返されて行きます。

太陽のうんちく~その6「太陽の最終フェイズは黒色矮星?」

太陽の末路は、赤色巨星から白色矮星へ、そして最終段階に進むと黒色矮星になると考えられています。

黒色矮星とは単純に言うと、恒星の”燃えカス”である白色矮星が冷えてしまった天体の事。

内部での熱核融合反応が停止した状態の白色矮星には熱源が無いため、少しずつ冷えて行きます。

そうなると熱とそれに伴う光も失って行きますので、黒く変色した星が出現。それが黒色矮星です。


「画像参照:星の進化過程(Wikipediaより)」

しかし、白色矮星が黒色矮星に変化するには数百億年もの時間がかかるとされているため、宇宙誕生から約137億年の時間経過の間にはまだ黒色矮星は存在していない事になります。

つまり、黒色矮星はまだ誰も見た事がないわけで、
現段階では理論上の天体という事になります。

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