aa index と黒点数の相関

地磁気活動のaa index 1868 に遡 て求 られている 図 1868 ら

2007 ま の140 間のaa indexと太陽黒点数の 均値を並 てプロッダした の

ある 矢印 示したように 20世紀初 ら1960 頃ま aa index 太陽黒点数 と 増大して たこと わ る し し 20世紀曒 ら の傾向 見え く

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て 特に太陽黒点数の極大値 の後 次第に小さく て ている様子 見える 次節 この傾向 更に続く可能性に いて述 る 両者 と に増大した20世紀 前半 全球の 均気温 た時期と重 ており 特に 極域 の気温 昇 大 たこと 指摘されている Serreze and Francis, 2006 この温暖化 太陽活動

あるい aa indexの増大と関係していた う 興味 持たれる この問題に い

て お未解明 ある 20世紀前半にaa indexと太陽黒点数 と に増大したことの 背景に いて 必 し 理解されていると 言え い 地磁気活動と太陽活動 何ら

の関係を持 こと 十分 予想されること ある し し aa indexと太陽黒点数 図 ２に示 ように 純 比例関係に い れ 地磁気活動 増大 る原因 として 黒点周辺あるい 太陽活動領域 発生 る爆発現象 寄与 る のと コロ ナンビヴル ら吹 出 高速太陽風 寄与 る のの二 あることによる この二

の要素に起因 る地磁気活動の間に 直接的 関係 認 られてい い しろ 通常 独立と されて 両者の地磁気活動を分離しようと る試 されている

うした努力に 意図 あ て れ 一見 思議 ある 議論の中 触れるよ うに 爆発現象と関係 い地磁気活動成分 次のサイクルの太陽活動の規模の指標 に ること 知られている ら ある これに いて 次の3.3.節 述 る お 図 ２に引 れている赤線 Feynman (1982)によ て指摘されたaa indexの 均 値の 限 ある この 限より に 点 け存在 る れ 太陽活動極大期の1980 に観測された また 2003 に aa indexの 均値 1868 以来 最大を記録 した 2003 に 地磁気活動 異常に高 た に いて 前章 議論した 1980

に 地磁気活動 異常に た のことに言及している論文 少 く

い 例え Cliver and Boriakoff, 1998 の原因に いて論 ている研究 いよ

う ある

している の多く 太陽活動領域 らのプラゲブ雲の放出(coronal mass ejection;

CME)に伴う の ある 高速太陽風 引 起こした場合 含まれる 次節 述 る

ように 大 磁気嵐 起 ることの稀 太陽活動の極小期の地磁気活動 次のサ イクルの太陽活動の規模と関係している このこと 太陽活動の規模の推定に暼効 指標と るの 静 状態のと の地磁気活動 あることを示している 従 て 太陽活動の予測のた に 前述したように 逆 的 ある 太陽活動の影響を除 いた地磁気活動を用いて議論 る必要 ある し し 地磁気擾乱の成分の分離に

いて ま 誰 十分に成 してい い 例え Feynman, 1982; Richardson and Cane,

2002 図 aa indexと太陽黒点数の暻 均値の関係を示した の ある

均値をプロッダした図 ２と比 て 相関関係 更に明瞭 い 太陽黒点数 30付近のところ 分布に折れ曲 り 見られることに注意したい この折れ曲 り

意味 ることに いて 後 触れる

図 aa index対黒点数の分布を 太陽活動の 昇期と極大期と減衰期と極小

期と 分類し れ れ色分けしてプロッダした の ある 均値 暻 均値 これ ら 太陽活動の状況によ て aa indexと黒点数との関係に違い 見 られること して先に述 たaa indexの 限 太陽活動の極大期における aa index と太陽黒点数との関係を近似的に表していること わ る 黒点数 同 場合 太陽 活動の 昇期や極大期より しろ極小期や減衰期の方 地磁気活動 高いこと 注目される また 図 に見られた 太陽黒点数 30付近 の分布の折れ曲 り 太陽活動極小期の地磁気活動と 太陽活動極大期や 昇期の地磁気活動の違い を反映していること 見てとれる

図 均値に いて 太陽活動の 昇期及び極大期と 減衰期及び極小 期 分けて れ れ別々にプロッダした の 前者 全体を通しての正の相関 関係 また 後者 特に極小期における 前者と比 て相対的に勾配の大 相 関 目に付く 太陽黒点数の大 点 後者に存在し いの 分け方 らして当然 ある 同 黒点数のところ 後者の方 aa index 大 い傾向 あるの コロナン

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ビヴル らの高速太陽風 減衰期に地球に到 しや いことを表していると考えられ る 図 暻 均値に いて 図 と同様に 太陽活動の 昇期及び極大 期と 減衰期及び極小期 分けて別々にプロッダした の ある 均値に いて 見られた 図 ら 太陽活動極小期におけるaa indexと太陽黒点数との間 の相関 太陽活動の他のphaseにおける相関と比 て著しく異 ている様子 明瞭 に見て れる 次節 太陽活動極小期の地磁気活動を用いた 次の太陽活動サイ クルの規模の予測に いて述 る 図 う一 注目されるの 極大期の黒

点数にbunchingあるい swarming の傾向 見られ 黒丸 70付近 110付近 140

付近に多く分布していること ある このこと 極大期の黒点数 任意の値を り うるの く 等間隔の離散的 値をとる傾向 あるらしいことを示唆してい る これ 本論文 初 て指摘 る 実 太陽ジイナモ理論を構築 る 重要 制約条件に ると考えられる また この性質を基に長期的 太陽活動を予測 る手

り 得られる可能性 あると期待される これらの問題の解明 将来の課題と したい

太陽黒点数 太陽活動の一 の指標 あ て れ以外に 例え 波長10.7 cmの フラックス F10.7 flux やMgIIの輝度 指標として用いられる これら い れ 彩 層とコロナの間の遷移層の磁場強度を反映した物理量 あると考えられている 図

８に 黒点数とF10.7 fluxの経 変化及び れら両者の関係を示 ら 太陽活

動の指標 あるの 当然 相関関係 見られる 指標として ら 優れている ういう太陽活動を対象と る の目的に よる 紫外線を含 た太陽輻射 量との相関 F10.7 fluxの方 良いと言われる 地磁気活動との相関を調 る 以 の図 示 ように 太陽黒点数の方 良さ う ある 図 aa indexの

均値とF10.7 fluxの 均値の関係を見た の 比較のた に同 期間 の aa

index F10.7 fluxとより 太陽黒点数との方 相関 良いこと 見てとれる

3.3. 太陽活動の予測

太陽黒点数 増加して活動 高まると 黒点周辺 多くの爆発的現象 発生し 高 エネルウヴ粒子やプラゲブ雲を宇 空間に放出 る れら 衛星の軌道運動に影響 を与えるとと に 宇 飛行士の宇 空間 の作業を 険 のにし 磁気嵐やオヴ ロラ現象を引 起こ して電離層を乱して電波伝播を妨 たり 油送管に大 電流を生 させたり る れ故 将来の太陽活動のヤベルを予測 ること 人間 の活動や社会にと て意義のある重要 課題 あると言える この予測を精密に行う た に 太陽ジイナモ理論を構築 る必要 ある れ 非常に しく いま 将来の課題 ある し し これま 経験的に見出された手法を用いて 次の太陽 サイクルの活動の規模を予測 る試 盛んに行われて た の経験的手法の一

地磁気活動を用いた方法 ある

aa indexと太陽黒点数との関係 図 ( )に示 ように 太陽活動の極大期

と極小期 見 け 非常に異 ている 興味深いの 地磁気活動の 均極小 値と次の太陽活動サイクルの極大値との間に相関関係 見出されていること ある

のよう 相関 存在 るの に いて 今 て明ら い 次節 考察 る この経験的に知られた関係を使 て 次の太陽活動サイクルの規模を予 測 る手法 Ohlた によ て発展させられて た(Ohl, 1966) 図 ( ) 1868 以降の12回のサイクルのaa indexと太陽黒点数デヴシを基に地磁気活動の極小

値と次の太陽活動サイクルの極大値との間の最小二乗回帰直線を求 の回帰直線

と2008 のaa indexの 均値 ら 次のサイクル24の太陽黒点極大数を見積

た図 ある この中の大 白丸 予測値を示

地磁気活動との関係 使わ に 黒点数の 々の変化の特徴 けを基に太陽活動の 規模を予測 る手法 経験的に知られている うした特徴の一 に 太陽活動の 昇期における黒点数の増加率と のサイクルの極大値との間の正の相関 ある

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Thompson, 1988) 次のサイクル く のサイクルの極大値の予測 ある こ

れ 広い意味 活動予測と言 てよい ろう こうした黒点数の変化 ら見出された 特徴 興味深いの サイクルの長さ のサイクルの極大値と く 次のサイ クルの極大値と負に相関 ること ある Hathaway et al., 2002; Watari, 2008 た し

思議 ことに サイクル長を 黒点数 極小 ら極大に到る期間と 極大 ら極小 に到る期間の二 に分けると れ れの期間の長さと次のサイクルの黒点数の極大 値との間に 相関 見られ い(Watari, 2008) 昇期の長さと 降期の長さを合わせ たサイクル全体の長さ 次のサイクルの規模と相関 るのに 二 の期間に分けると 相関 見られ く るの 何故

述 た見 けの謎 次の 実を発見したことによ て解消した 図 ２ 太陽黒点数の1750 以来の 均値をプロッダした図 著者 この変化 図を眺 ていて これま 誰に 注意されたことの い規則性に気 いた れ 例え 黒点数 50以 に る谷間の長さ 長いと次の山の高さ く るという性質

ある この相関性を確 て見たの 図 ２ の図 黒点数 50以 の 期間の長さと次のサイクルの黒点の極大値との間に 実際 良い相関 存在 る 相 関係数 -0.82 この 実 述の謎の解消に関係 る というと 谷間の長さ を 降期と 昇期に分けて ると り る 昇期の長さ わ 昇期に おける黒点数の増加率を表している ら 先に述 たように のサイクルの極大値 と正相関 る 問題 降期の谷間の長さ ある 図 に示 ように この長さ 短い 次のサイクルの規模 大 く る傾向 ある

結局 太陽活動の予測にと て意味のある量 何 あ た というと 実 サイ クル全体の長さ く 黒点数 50ま 落 て た後 れ ら極小にいたるま の長さ たということに る のことの確認として 極小 ら極大を経て黒点数