DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

地球の主星 太陽 強烈な光はどこまで届く?

今日は日曜日なので太陽について書いていきたいと思います。

ご存知の通り、太陽は地球から最も近く、最も明るい恒星であるが故に太陽は恒星を研究するにあたって最も重要な天体とも言えます。

では、この太陽について語っていきます

 

1. 太陽とは? その驚くべき姿について

太陽の直径は1,392,000kmで地球の約109倍の大きさがあります。その大きさは月軌道の大きさを軽々と凌いであり、太陽系最大の惑星である木星の大きさも圧倒しています。

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月軌道(左上)、太陽(右)、木星(中央下)

 

また、質量も地球の約333,400倍もあり、太陽系の質量の99.86%も占めています。

このように太陽は太陽系の中でも群抜きで直径、質量ともに大きい星です。

 

それから太陽も当然自転をしているのだが実は自転周期が極付近と赤道では若干異なります。赤道付近では27.275日で自転をしていますが緯度が高くなるにつれて自転が遅くなり、60度では30日を超えます。これは太陽が地球と異なり固体では無く気体である(プラズマ説もある)からこのような現象が起こります。

赤道付近の自転速度を時速に換算すると6681kmほどになり、木星や土星と比較すると遅いものの地球のほぼ4倍の速度で自転をしています。早いことには早いものの以外に木星や土星のほうが早いことには驚きです。

 

また、これだけ質量が重いので表面重力もものすごいことになっており、274m/s2もあり、これは地球の28倍近くに及びます。

この凄まじい重力が太陽系を支配しており、相当遠くの(準)惑星をも公転させているのです。その影響は1光年程度と言われています。

 

 

 

2. 超高温ととてつもない内部構造

太陽の大きさはすさまじく大きいことが分かりましたが温度のほうはどうなっているのでしょうか?

太陽の表面温度は5500℃もあり、この温度は地球の中心核に匹敵する温度であり、ほとんどの物質を蒸発させるほどの温度であります。

 

表面温度の時点ですさまじいが果たして内部構造はどの様になっているのでしょうか?

これが内部構造です

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参照 : Elusive solar neutrinos offer the first ever 'glimpse of the sun's soul': Bizarre particles reveal new clues about the star's power | Daily Mail Online

URL : http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2737574/Elusive-solar-neutrinos-offer-glimpse-sun-s-soul-Bizarre-particles-reveal-new-clues-star-s-power.html

 

太陽の構造は大きく分けて3つに分かれており、対流層の厚さは20万キロほどであり、放射層は40万キロ、そして、核は直径が20万キロほどです。

この核の体積は太陽の2パーセント程度しか占めてないものの、太陽質量の50%ほどがこの核に集中しています。

これだけ質量が集中していると当然密度も大きくなり、水の約156倍もの密度であります(驚!)。しかもこれは核の平均密度なので中心部の密度は更にとんでもないこととなっています。

また、圧力は2,500億気圧、中心温度は1570万度となっていま。

これほどとてつもない圧力、温度なので核融合反応が起き、1秒間に

3.8×10の26乗ジュールのエネルギーが生産されています。ちなみにこの時430万トンの質量がエネルギー化しています。

前にも書いた通り、このような反応が起こっています。

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この反応によって生じる膨大なエネルギーが太陽のあの凄まじい光と温度を生み出しているのです。

 

 

 

3. 太陽の光はどこまで届くか?

太陽のエネルギーは中心核の核融合反応で生み出されたがこの光はどこまで届くのでしょうか?

星の明るさは1等星、2等星と決められていますが太陽の明るさは

マイナス26.74等星です

この明るさはシリウスの約124億倍の明るさであり、他の恒星とは一線はおろか十線はかくしています。

 

肉眼で見える恒星の限界の明るさは6.5等星とされているので太陽の光は太陽が6.5等星になる位置まで見えることとなります。

 

まず、1光年まで離れたいと思います。

1光年先だと太陽の明るさはマイナス2.74等星になります。

この明るさだとまだシリウスよりは明るいです。ではシリウス同じ明るさで見えるためにはどのぐらい離れればいいかと言いますと

大体1.79光年となります。シリウスは8.6光年先なので太陽はシリウスよりだいぶ暗いということになります。

 

では、シリウスから太陽を観測しますと太陽の明るさは

大体1.94等となります。この明るさは北極星よりも若干明るい程度で明るいと言ったら明るいが極端に目立つわけでもありません。

ちなみにシリウスから太陽を見るとアルタイルと近い位置に輝いており、アルタイルと明るさも似た星として観測されます。

 

次に絶対等級の標準距離10パーセク(32.6光年)から太陽を観察すると

4.83等です。この明るさは非常に暗く、郊外でも観測するのは難しいです。

 

では、太陽が見えなくなる明るさ、6.5等になる距離はと言うと70.3光年です。

思いのほか見えるように見えますがそこまで遠くまで太陽の光は届かないこととなります。太陽の強烈な光といえども100光年までは届かないのです。

 

 

 

4. 太陽の雑学

  • 黒点の温度は4,000℃程度である。なので黒点はオレンジ色だが周りに比べて光が弱いために黒く見えるのである。
  • 3等星までの恒星で太陽より暗い星はケンタウルス座アルファBだけである。
  • 上記のことより太陽は暗い星に見えるが実際は全恒星中上位7%ぐらいの明るさである
  • 太陽の年齢は46億歳