衛星に注意してください。太陽はこれからさらに嵐になります

2月17日金曜日、太陽の一部が爆発した。太陽の左端から一瞬、突き刺すような明るい閃光、つまり太陽フレアが輝き、NASAの太陽観測衛星の紫外線画像に捉えられた。

「決して史上最大というわけではありませんでしたが、重大なXフレアでした」と、コロラド大学ボルダー校宇宙天気技術・研究・教育センター所長で太陽物理学者のトーマス・バーガー氏は言う。（「X」は太陽フレアの強度を等級付けした文字で、軽度のAクラスから重度のXクラスまでの範囲にある。「その規模の太陽フレアは通常、1、2時間、地球の太陽が当たる側で何らかの電波障害を引き起こします」と同氏は言う。結局のところ、今回のフレアはかなり軽度で、これまでに記録された中で最も強力だった2003年の太陽フレアは、比較すると100倍以上強力だった

とはいえ、太陽の磁気活動の11年周期は、これからさらに不安定な時期を迎えようとしている。太陽フレアは、コロナ質量放出や放射線嵐とともに太陽噴出活動の3大形態の1つであり、バーガー氏によると、今後数年間で頻度が増加する可能性が高いという。

「私たちは現在、太陽活動周期 25 の上昇期にあり、活動が活発化することが予想されています」と同氏は言う。(太陽活動周期 25 と呼ばれるのは、科学者が初めて太陽黒点の詳細な記録を取り始めたのが 1755 年で、それ以来 25 周期が経過しているからである。) この期間のピークは太陽活動極大期と呼ばれ、2025 年頃に発生すると予想される。前回の太陽活動極大期は 2014 年であった。

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この活動の増加は、急速に増加している低軌道衛星群など、計画されている宇宙活動に大きな影響を与える可能性があります。また、2025年の太陽活動極大期は、NASAのアルテミスIII計画と重なります。アルテミスIIIは、人類を再び月面へ戻すことを目指していますが、太陽放射嵐の際には月は最も安全な場所とは言えません。

「今回の太陽活動周期で極端な嵐が起これば、本当に興味深い時期になるだろう」とバーガー氏は言う。

太陽の磁気周期とは何ですか?

太陽は渦巻く高温のプラズマの巨大な球体であり、本質的には、途方もなく強力な磁場を持つ電荷を帯びたガスです。

天文学者はまだ理由を解明していないが、これらの磁場の活動は 11 年周期で増減する。この周期には、太陽表面の暗い部分 (太陽黒点とも呼ばれる) の変化も含まれ、太陽が太陽活動極大期に向かうにつれて黒点の数が増える。

「太陽黒点は太陽の磁気爆発の原因です」とバーガー氏は言う。「黒点が大きいほど爆発も大きくなります。太陽が活発になればなるほど黒点の数も増え、黒点も大きくなります。」

現在の太陽活動サイクルは、これまでのところ非常に目立っている。これまでのところ、アメリカ海洋大気庁の宇宙天気予報センターなどの団体の予測よりも活発で、太陽には予測よりも多くの黒点が出現している。

「今後も予測よりも活発な状況が続くかどうかは分からない」とバーガー氏は言う。「まだ始まったばかりで、いつまた弱い予測に戻る可能性もある」

2025年に太陽の爆発が地球を混乱させるでしょうか?

バーガー氏によると、太陽の爆発は太陽黒点の磁力線がねじれて切れたときに発生し、3つの結果をもたらす爆発を引き起こすという。

1 つ目は、2 月 17 日に観測されたような太陽フレアで、主に光子の放出です。2 つ目はコロナ質量放出、つまり惑星間空間へのプラズマの大量放出です。3 つ目は、陽子、電子、イオンなどの加速エネルギー粒子によって発生する放射線嵐です。コロナ質量放出は、宇宙空間を高速で移動する荷電粒子を前方に押し出すことで、放射線嵐を発生させることもあります。

太陽フレアが十分に強烈であれば、地球の太陽が当たる側で電波障害を引き起こす可能性がある。コロナ質量放出は、実際に問題を引き起こす爆発である。帯電プラズマは、地球の磁気圏に衝突すると磁気嵐を発生させ、両極で畏敬の念を抱かせるオーロラをもたらすと同時に、電力網技術と衛星技術の両方に大混乱をもたらす可能性があるとバーガー氏は言う。大規模な磁気嵐は、大気を加熱して膨張させ、低空飛行中の衛星を引きずり、さらには軌道から引きずり出すことさえある。2022年2月4日に新たに打ち上げられた40基のスターリンク衛星が失敗した悲惨なケースがそうであった。

しかし、すべてのコロナ質量放出が地球に到達するわけではない。2月17日の噴出に伴う放出のように、多くは地球から宇宙空間に飛び去る。太陽活動極大期に向かって突き進む中で、さらなる放出が地球に向けられるかどうかが問題だ。

「最近の研究では、ほぼすべての太陽活動周期に非常に大規模な爆発があることが確認され始めています」とバーガー氏は言う。「つまり、問題はそれが宇宙空間でどの方向に進んでいるかだけなのです。」

私たちは太陽の手に負えない未来にどう備えるのでしょうか?

非常に強力な太陽の爆発は、地上の電子機器に損害を与える磁気嵐を引き起こす可能性があります。1989年の磁気嵐では、いくつかの電力網が機能停止に陥りました。しかし、宇宙に日常的に多くの技術と人々がいるという理由だけでも、リスクは1989年よりも今日の方が高くなっています。たとえば、2022年末には5,700以上の衛星が軌道上にありますが、1989年には500未満でした。

「もし今、極端な磁気嵐が起これば、そこにはあちこちに移動する物質がたくさんあるでしょう」とバーガー氏は言う。「次の磁気嵐による衝突のリスクが高まることを懸念しています。」

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NASA が月へ、そして最終的には火星へ向かう計画を立てていることから、科学者は太陽の爆発をもっと正確に予測する必要がある。バーガー氏のような物理学者や宇宙天気予報センターの研究者たちは現在太陽の爆発を予測できるが、気象学者が考えるところ、10 日間の晴れと雨の予報に比べると精度と詳細度はかなり劣っている。

「コロナ質量放出がいつ起こるかは、おおよそプラスマイナス10時間で予測できます」とバーガー氏は説明する。「しかし、低軌道環境で何が起こるかを予測する良い方法はありません。」言い換えれば、磁気嵐が衛星の運用や軌道、地上の通常の電気運用にどの程度影響を与えるかを予測するのは難しい。

より正確な予報をするための障害は、NOAA が地球の上層大気のシミュレーションを継続的に実行しているものの、そのモデルが地上の天気予報モデルのようにリアルタイムのデータを統合する能力がまだないことだ。「これは実現までに数年かかる研究プログラムです」とバーガー氏は言う。

その間、太陽は2025年の太陽活動極大期に向けて上昇を続ける。しかし、そのピークを過ぎても、太陽嵐に関する限り、衛星や宇宙飛行士が危険から逃れられるわけではない。「実際、今から2028年か2029年までの間に、地球を襲う大規模な噴火が起きる可能性がある」とバーガー氏は言う。日常生活に影響はおそらくないだろうが、NASAと衛星オペレーターは太陽に目を光らせておく必要があるだろう。