花 山 天 文 台 で 行 っ た 生 徒 実 習 か ら 【
4
】
黒 点 磁 場 の 測 定
西 村 昌 能 （ 元 京 都 府 立 洛 東 高 等 学 校 ）
、
黒 河 宏 企 （ 京 都 大 学 名 誉 教 授 ）
、
石 井 貴 子 （ 京 都 大 学 理 学 研 究 科 附 属 花 山 天 文 台 ）
1. は じ め に
太 陽 の 黒 点 は 、 肉 眼 で 見 た も の と し て は 、
中 国 に 古 い 記 録 が 見 ら れ る が 、 望 遠 鏡 で の 観
測 は ガ リ レ オ （17 世 紀 初 め ） が 最 初 で あ る 。 そ の 黒 点 に 磁 場 が あ る と い う こ と が 分 か っ た
の は 、次 の よ う な 経 過 を 辿 る 。つ ま り 、1892 年 に ヤ ン グ は 、 黒 点 の ス ペ ク ト ル に あ る 吸 収
線 の 幅 が 光 球 の も の よ り 広 く な り 、ま た2本 に 分 か れ み え る 現 象 を 発 見 し た[1]。一 方 、ゼ ー マ ン は ナ ト リ ウ ム の 炎 を 、 磁 場 を 通 し て ス
ペ ク ト ル 観 察 す る と ナ ト リ ウ ム の 輝 線 は 太 く
見 え 、さ ら に 強 磁 場 の 下 で は2本 に 分 裂 す る こ と を 実 験 に よ っ て 発 見 を し た 。 こ の ゼ ー マ
ン 効 果 の 発 見 は 1896年 の こ と で あ る[2]。 太 陽 黒 点 に 見 ら れ る 吸 収 線 の 分 岐 を 精 密 に 測 定 、
黒 点 の 磁 場 強 度 を 2.6 キ ロ ガ ウ ス と し 、 吸 収 線 の 分 岐 を 黒 点 磁 場 と 結 び つ け た の は ヘ ー ル
で あ っ た[3]。彼 は 、そ の 後 、ニ コ ル ソ ン と 共 に ウ イ ル ソ ン 山 天 文 台 で 、 黒 点 磁 場 の 観 測 を
続 け 、 黒 点 の 先 行 黒 点 ・ 後 行 黒 点 の 双 極 磁 場
の 極 性 が 太 陽 の 南 北 半 球 で 逆 で あ り 、11年 周 期 ご と に 反 転 す る こ と （ ヘ ー ル ・ ニ コ ル ソ ン
の 法 則 ） を 発 見 し て い る[4]、[5]。
2. 洛 東 高 校 の 観 測
洛 東 高 校 の 花 山 天 文 台 太 陽 観 測 実 習 は 、
2002年 か ら 始 め た が 、最 初 の 年 か ら ス ペ ク ト
ル 線 の ゼ ー マ ン 分 岐 の 検 出 と ゼ ー マ ン 効 果 に
よ る 磁 場 強 度 の 測 定 が テ ー マ に あ っ た [6]。 こ の 時 期 は 太 陽 活 動 極 大 期 直 後 で 、 大 き な 黒
点 群 が 見 ら れ た 。 磁 場 測 定 は 続 く 2003 年 、
2004 年 と そ れ か ら 次 の 太 陽 周 期 に 入 っ た
2015年 の4回 で あ る 。
2.1 観 測 装 置 と ス ペ ク ト ル
観 測 装 置 と そ の 諸 元 は 、報 告[7]と 同 じ で あ る 。 観 測 波 長 域 は 6301Å ～6304Å 付 近 で 、 こ の 波 長 域 に は 太 陽 大 気 の 中 性 鉄Fe I
6301.508Å 線 、6302.499Å 線 の 2本 の 吸 収 線
に 地 球 大 気 起 源 の 酸 素 分 子 線O
２ 6302.000
Å 線 、6302.764Å 線 が あ る 。Fe I線 の う ち
6302.499Å 線 は 、ゼ ー マ ン 効 果 が 効 き や す い
特 徴 を 持 つ 。
2.2 観 測 期 間
黒 点 磁 場 の 観 測 を 行 っ た の は 、2002 年 8 月 19 日 、2003 年 8 月 19 日 〜22 日 、2004 年8月16日 と19日 、2015年8月19日 の4 回 で あ る 。2015年 は 、2002年 の 観 測 開 始 か ら 太 陽 活 動 の 一 周 期 余 り を 経 て 、 最 大 期 は 過
ぎ た も の の 、 未 だ 大 き な 黒 点 が 出 て い た 時 期
で あ っ た 。
3. 解 析 の 原 理
黒 点 の 磁 場 測 定 に は 、 吸 収 線 の ゼ ー マ ン 分
岐 を 用 い る 。
原 子 に あ る 電 子 の エ ネ ル ギ ー 準 位 は 通 常 、
縮 退 し て 一 つ の 準 位 に あ る が 、磁 界 の 中 で は 、
準 位 の 縮 退 が 解 け 準 位 は3つ 以 上 に 分 裂 す る 。 す る と 線 ス ペ ク ト ル は そ れ に 応 じ た 数 の 線 に
な り 、線 の 間 隔 は 磁 場 の 強 度 に 比 例 し て く る 。
こ の 分 裂 し た 線 間 隔 の 幅 を ゼ ー マ ン 分 岐 量 と
よ ぶ 。 ゼ ー マ ン 分 岐 量 が 分 解 能 以 下 の 場 合 、
線 は 分 岐 せ ず 、 太 く 見 え る 。
つ ま り 、 ス ペ ク ト ル 線 は 強 い 磁 場 の 中 で ゼ
ー マ ン 効 果 を 受 け て 線 が 分 か れ る の だ 。 ゼ ー
ウ ス 単 位 ） と す る と （1） 式 の 様 に 書 け る 。
δ λ ＝ gλz＜ Ｂ ＞ （ １ ）
こ こ で 、gは 有 効 ラ ン デ 因 子 （Fe I 6302の 場 合 は2.487、Fe I 6301Å は1.669で あ る[8]。 こ の 値 が 大 き い ほ ど 磁 場 の 影 響 を 受 け や す く
な る ）、λz = 4.67×10-13 × λ0 2、λ0は ゼ ー マ ン 分 岐 を し た ス ペ ク ト ル 線 の 中 心 波 長 を 表 す
[9]。
さ ら に 、 分 裂 し た ス ペ ク ト ル 線 は 磁 場 の 方
向 と の 関 係 で 円 偏 光 や 線 偏 光 と し て 観 測 さ れ
る 。 吸 収 線 の 場 合 は 、 磁 場 と 見 る 方 向 と の 関
係 で 分 離 の 仕 方 が 決 ま る 。 磁 場 の 方 向 か ら 見
る と2本 の 成 分 が 見 え 、互 い に 逆 向 き の 円 偏 光 を し て い る 。 円 偏 光 の 向 き か ら 磁 場 の 方 向
つ ま り 、 極 性 が 分 か る 。 磁 場 に 対 し て 横 方 向
か ら 見 る と3本 の 成 分 の う ち 、中 央 成 分 が 磁 場 方 向 に 直 線 偏 光 し 、 両 側 の 成 分 は 磁 場 と 直
角 方 向 に 直 線 偏 光 す る 。 一 般 的 な 角 度 で は 、
楕 円 偏 光 す る[10]。
つ ま り 、 ゼ ー マ ン 分 岐 を 示 す 吸 収 線 を 分 光
す る と 、 強 い 磁 場 を 持 つ 黒 点 の 場 合 、 自 然 光
で も ゼ ー マ ン 分 岐 が 観 察 さ れ る の で 磁 場 が 測
定 で き 、 偏 光 を 用 い た 場 合 は 黒 点 の 極 性 と あ
る 程 度 弱 い 磁 場 の 場 合 で も そ の 強 さ が 測 定 で
き る で あ る 。
4 生 徒 の 解 析 と 結 果
4.1 2002年[11]
2002年 8月19日3時09分 （UT）、 黒 点
群 NOAA0069 の 中 心 黒 点 の 半 暗 部 で 2 本 に ゼ ー マ ン 分 岐 し た Fe I 6302Å 線 が 観 測 さ れ た （ 図 1）。 ゼ ー マ ン 分 岐 量 を 測 定 す る と
0.1216Å と な り 、（1）式 よ り 、半 暗 部 で の 磁
場 の 強 さ が 2.6キ ロ ガ ウ ス と 求 ま っ た 。 こ の 値 は 通 常 の 黒 点 が 示 す 磁 場 の 強 さ の 典 型 で あ
る と い え る 。 な お 、 こ の と き の 観 測 グ ル ー プ
は 、 太 陽 の 赤 道 で の 自 転 速 度 を 分 光 解 析 で 求
め て い る 。
図1 黒 点 半 暗 部 で 観 測 さ れ た ゼ ー マ ン 分 岐
の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス（ 自 然 光 ）。図 中 ×印 はCCD上 の ゴ ミ に よ る ノ イ ズ を 表 す 。
4.2 2003年[12]
続 く 、2003年 も 黒 点 に 恵 ま れ た 。こ の 年 は 、 観 測 期 間 中 、図 2の よ う に 太 陽 中 央 に 大 き な 黒 点 群 が 存 在 し 続 け た の で 、 黒 点 磁 場 の 時 間
変 化 を 狙 う こ と に し た 。
図 2 白 色 光 の 観 測 当 日 の 太 陽 画 像 （ 松 本
孝 氏 提 供[13]）
図3は 、 観 測 対 象 に し た 黒 点 群 画 像 を 拡 大 し た も の で あ る 。生 徒 た ち は 、先 行 黒 点 をb、 後 行 黒 点 をaと し た 。aの 直 径 は 約20000km で あ っ た 。
図3 観 測 し た 黒 点 群 の ク ロ ー ズ ア ッ プ[13]
図4 黒 点aと 静 穏 領 域 の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス
図4か ら 、こ の 黒 点 で は 、ゼ ー マ ン 分 岐 が 見 ら れ な い こ と が わ か る 。 そ の 理 由 は 、 一 つ
に は シ ー イ ン グ が 悪 い こ と が あ げ ら れ る 。 し
か し 、 磁 場 の 強 さ が 弱 い と も 考 え ら れ た 。 ゼ
ー マ ン 分 岐 が 見 え な い の で 、 著 者 の 得 意 分 野
で あ る 恒 星 分 光 学 の 手 法 を 用 い て 磁 場 強 度 を
調 べ る こ と に し た 。 太 陽 大 気 モ デ ル で 、 合 成
ス ペ ク ト ル を 作 成 し 生 徒 た ち に 示 す こ と に し
た の で あ る 。 利 用 し た ス ペ ク ト ル 合 成 ツ ー ル
SPTOOLは 、国 立 天 文 台 の 竹 田 洋 一 氏 か ら 提
供 を 受 け て い た も の で あ る[14]。
観 測 ス ペ ク ト ル の 半 値 幅（FWHM）を 調 べ
て 、 磁 場 強 度 を 変 え た 合 成 ス ペ ク ト ル の そ れ
と 比 較 す る こ と で 磁 場 強 度 を 求 め た 。 結 果 を
表1に 示 す 。
表 １ 黒 点aとbの ス ペ ク ト ル で 得 ら れ た 半 値 幅 と 予 想 さ れ る 磁 場 強 度
表1か ら 、こ の 黒 点 磁 場 は1キ ロ ガ ウ ス 程 度 で あ る こ と が 、 分 か っ た 。 生 徒 た ち の 考 察
で は 、 黒 点 a、b の 大 き さ は そ れ ぞ れ お よ そ
20000km、5000kmで4日 間 大 き さ に 変 化 が
無 く ま た 、磁 場 の 強 さ も 1キ ロ ガ ウ ス 程 度 で 一 定 で あ っ た と し て い る 。 さ て 、 黒 点 の 持 つ
磁 気 エ ネ ル ギ ーE は 一 時 近 似 で(2)式 の よ う に 表 せ る 。
E = B2
× L3
/8π （2）
こ こ で 、B：磁 場 の 強 さ 、L：黒 点 の 直 径 を 表 す 。
生 徒 た ち は （2） 式 を 利 用 し て 黒 点a、bの エ ネ ル ギ ー 量 を 計 算 し 、 そ れ ぞ れaは 3×1032 エ ル グ 、bは5×1030エ ル グ と 求 め た 。そ し て 、 フ レ ア の エ ネ ル ギ ー 量 （1029〜1032エ ル グ ） と 比 較 し て 黒 点bは 単 独 で は フ レ ア を 起 こ さ な い と 考 え た 。
4.3 2004年 の 観 測[15]
こ の 年 は 、 さ ら に 研 究 手 法 を 一 歩 進 め て 、
磁 場 測 定 の た め に 1/4波 長 板 と 偏 光 板 を 利 用 す る こ と に し た 。 前 述 の よ う に 、 磁 場 中 を 通
る 光 は 偏 光 す る の で 、 こ れ ら を 通 し て ス ペ ク
ト ル を 観 察 す る と ゼ ー マ ン 分 岐 に よ っ て 分 け
ら れ た 偏 光 成 分 の 波 長 の ず れ の 方 向 か ら 黒 点
の 極 性 が 分 か る 。 こ れ は 、 京 都 大 学 理 学 部 3 回 生 の 課 題 演 習 に 使 わ れ て い る 装 置 で あ る が 、
そ の 演 習 経 験 者 で あ る 清 原 淳 子 さ ん に TA と し て 参 加 し て 頂 け た の は 幸 い で あ っ た 。
と に よ っ て 極 性 が 分 か る と い う 仕 組 み で あ る 。
偏 光 板 角 度225度 の ス ペ ク ト ル が 短 波 長 に ず れ る 方 がN 極 で 、偏 光 板 角 度 135度 の ス ペ ク ト ル が 短 波 長 に ず れ る 方 がS極 で あ る と 清 原 さ ん か ら 生 徒 た ち は 教 え て い た だ い た 。
図5 観 測 当 日 の 白 色 光 画 像[13]
中 央 に あ る 黒 点 群 が 観 測 対 象 のNOAA10661で あ る 。
ま た 、 左 側 に 若 い 黒 点 群NOAA10662が 見 え る 。
図6 NOAA10661付 近 の 拡 大 図[13]
図7 NOAA10661の ス ペ ク ト ル
偏 光 板 角 度 225度 左 の Fe I 6302Å 線 に ゼ ー
マ ン 分 岐 が 見 ら れ る 。
図8 NOAA10661の ス ペ ク ト ル 偏 光 板 角 度135度
0 200 400 600
30000 40000
O2 6302 .000Å
FeI 6302 .499Å
FeI 6301 .508Å
波長（ピクセル単位）
強度
短波長側 長波長側
O2 6302.7640Å
破線 偏光板角度２２５度 太実線 偏光板角度１３５度 細実線 黒点ではないところ
図9 NOAA10661の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス
破 線 が 偏 光 板 角 度225度 、太 実 線 が135度 、細
実 線 は 静 穏 領 域 で 得 ら れ た ス ペ ク ト ル で あ る 。
図7と 図8は 黒 点 群NOAA10661の 西 側 に あ る 黒 点 の 偏 光 板 の 位 置 を そ れ ぞ れ 90 度 傾 け て 得 ら れ た ス ペ ク ト ル 画 像 で あ る 。図 9は そ れ ら の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス と 比 較 の た め の
黒 点 の 無 い 静 穏 領 域 で の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス
で あ る 。偏 光 板 角 度 225度 、135度 の ス ペ ク ト ル を 見 る と ど ち ら も ゼ ー マ ン 分 岐 し て い る
こ と が 分 か る 。 酸 素 線 の ブ レ ン ド が あ る の で
注 意 が 必 要 で あ る が 、 詳 し く 見 る と 分 岐 し た
吸 収 線 の 一 番 深 い 波 長 は 偏 光 板 の 角 度 に よ っ
て 異 な る こ と が 分 か る 。
図 10 は生まれたばかり の黒点群
NOAA10662で あ る 。 こ の よ う な 黒 点 群 を 磁
図10 若 い 黒 点 群NOAA10662[13]
先 行 黒 点 をefp(N極)、後 行 黒 点 をeff(S極)と
し た 。
図11 efp135度
図12 efp225度
図10の 先 行 黒 点 をefp、 後 行 黒 点 をeffと 名 付 け た 。 そ れ は 浮 上 磁 場 領 域 をemerging
flux regionと 呼 ぶ か ら で あ り 、 先 行 はpre、
後 行 はfollowingに 因 む 。 さ ら に 先 行 黒 点 で は 図13か ら 偏 光 板 角 度225度 の ス ペ ク ト ル が 短 波 長 に ず れ て い る の が 分 か る 。 こ の ず れ
は がN極 を 示 す 。
0 200 400 600
0 0.5 1
波長（ピクセル単位）
相対強度
短波長 長波長
FeI6302.499Å FeI6301.508Å
O2 63027640Å
O2 6302.000Å
破線：偏光板角度 １３５度 実線：偏光板角度 ２２５度 EFP
図13 図11と 図12の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス を 重 ね た も の
地 球 大 気 線 の 波 長 に 比 較 し て135度 は 長 波 長 側
に225度 は 短 波 長 側 に ず れ て い る の が 分 か る 。
図14 後 行 黒 点effで 偏 光 板 角 度135度 の ス ペ ク ト ル
0 200 400 600 0
0.5 1
波長（ピクセル単位）
相対強度
短波長 長波長
FeI6302.499Å FeI6301.508Å
O2 63027640Å
O2 6302.000Å
破線：偏光板角度 １３５度 実線：偏光板角度 ２２５度 EFF
図16 図14と 図15の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス を 重 ね た
図16を 見 る と 後 行 黒 点effで は 偏 光 板 角 度
135 度 の ス ペ ク ト ル が 短 波 長 に ず れ る の が 分
か る 。こ れ は こ の 黒 点 の 極 性 がS極 で あ る こ と を 示 す 。
生 徒 は 、こ の 研 究 で 次 の こ と を 見 い だ し た 。
NOAA10661に つ い て
（1） ゼ ー マ ン 分 岐 量 ：0.1Å （2） 磁 場 強 度B：2.2キ ロ ガ ウ ス
（3）黒 点 の も つ 磁 場 エ ネ ル ギ ー 量Eは 黒 点 の 直 径 が 2 万 ㎞ で あ る の で(2)式 か ら
1.5×1033
エ ル グ
NOAA10662若 い 黒 点 （ 磁 場 浮 上 領 域 ） で は
（1） ゼ ー マ ン 分 岐 量 ：0.035Å （2） 磁 場 強 度B：750ガ ウ ス
（3）黒 点 の 直 径6000kmだ か ら 磁 場 エ ネ ル ギ ー 量 は 4.8×10
30
エ ル グ と 分 か っ た 。
（4） ま た 、 偏 光 板 の 使 用 に よ り 磁 場 の 極 性 が 容 易 に 判 定 で き る こ と が 確 認 さ れ た 。
た だ 、 感 想 で は 、 か な り 難 し く 理 解 で き な
い と 嘆 い て い た 。
4.4 2014年 の 観 測[17]
太 陽 活 動 の 極 小 期 に は 、 黒 点 磁 場 の 研 究 は
で き な か っ た が 、2015年 は 連 な っ た 微 小 な 黒 点 が 見 ら れ る よ う に な り 、 磁 場 測 定 を 再 開 し
よ う と い う こ と に な っ た 。
こ の 年 か ら CCD カ メ ラ が 更 新 さ れ 分 光 器 で 得 ら れ た ス ペ ク ト ル 画 像 は FITS 画 像 と し て 保 存 さ れ る よ う に な っ た 。 使 用 し た 波 長 域
はFe I 6301、6302を 中 心 と す る6299Å ～
6304Å の 範 囲 に 広 が っ た 。
図17 2014年8月19日 の 太 陽 の 様 子
小 さ な 黒 点 が た く さ ん 見 ら れ る 。黒 点 に はA～I
の 記 号 を 付 け 区 別 し た 。
観 測 実 習 は2014年8 月18 日 〜21日 ま で の4日 間 行 っ た 。そ の う ち8月19日 の10時
00 分 〜11時 06分 （JST） の 間 に A〜Iま で
の 黒 点 の ス ペ ク ト ル を 合 計65枚 得 た 。 表2に 黒 点 の 太 陽 面 経 緯 度 の 測 定 値 を 上 げ た 。黒 点A、B、Iは 太 陽 の 端 に あ り 、黒 点 を か な り 斜 め か ら 見 て い る の で 磁 場 も 大 き く 傾
い て い る こ と が 想 像 さ れ た 。 そ の た め 、 今 回
の 研 究 か ら は 除 外 し た 。 ま た 、 黒 点 F と G’ は 微 小 黒 点 で あ り 、 位 置 同 定 に 不 安 が あ る た
め 、 研 究 か ら 除 外 し た 。
表2の 黒 点 直 径 は 黒 点 の 撮 像 画 像 か ら 求 め た も の で は な く 、ス ペ ク ト ル で の 暗 部 の 幅（y 軸 方 向 ） を 測 っ た も の の 平 均 値 で あ る こ と に
注 意 し て 欲 し い 。
図18 得 ら れ た 黒 点 ス ペ ク ト ル の 例
暗 部 と 半 暗 部 が 分 か る 。強 い2二 本 の 吸 収 線 の
う ち 左 側 の も の が Fe I 6302Å 線 で あ る 。 ゼ ー
マ ン 分 岐 を 分 か ら な い が 、線 幅 は 太 く な っ て い
る こ と が 分 か る 。
図19 図18の ス ペ ク ト ル ト レ ー ス
上 が 静 穏 領 域 の ス ペ ク ト ル 、下 が 黒 点 暗 部 の ス
ペ ク ト ル を 表 す 。 ゼ ー マ ン 分 岐 は 見 ら れ な い 。
図20と 図21を 見 る と 黒 点 の 直 径（ ス ペ ク ト ル 上 で の 黒 点 の 差 し 渡 し 幅 ） と 線 幅 に は 、
強 い 一 定 の 関 係 が 見 ら れ た 。 つ ま り 、 黒 点 が
大 き い ほ ど 、 線 幅 が 広 く な る 、 つ ま り 磁 場 が
強 く な る と い う 関 係 で あ る 。さ ら に 、表2の 黒 点 の 直 径 （ ス ペ ク ト ル で の 暗 部 の 差 し 渡 し
幅 ） の 平 均 値 を 用 い て 、 黒 点 の 大 き さ と 線 幅
の 関 係 を 調 べ る と Fe I 6302Å 線 、Fe I 6301 Å 線 そ れ ぞ れ で 図 22、図23の よ う に な っ た 。
0 10000 20000 0.1
0.15 0.2 0.25 0.3
黒点の直径（ｋｍ）
F
eI 630
2
半値
幅（Å）
暗部 FeI 6302のFWHMと黒点の直径の関係
図20 黒 点 の 暗 部 でFe I6302Å 線 に み ら れ た
黒 点 の 直 径 と 線 幅 の 関 係
破 線 は 静 穏 領 域 で の 線 幅 を 表 す 。ス ペ ク ト ル ご
と に 黒 点 暗 部 の 幅 を 見 積 も っ た 値 を 黒 点 の 直
径 と し て い る 。
0 10000 20000 0.15
0.2 0.25 0.3 0.35
黒点の直径（ｋｍ）
F
e
I 63
01
半値幅（Å）
暗部 FeI 6301のFWHMと黒点の直径の関係
図21 黒 点 の 暗 部 でFe I 6301Å 線 に み ら れ た 黒 点 の 直 径 と 線 幅 の 関 係
破 線 の 意 味 と 黒 点 直 径 の 測 定 法 は 図 20 と 同 じ
で あ る 。
2014年 は 、ス ペ ク ト ル 合 成 で 磁 場 測 定 を 行
わ な か っ た 。 そ こ で 、 米 坂 ら[12]の 論 文 に あ っ た 半 値 幅（FWHM）と 磁 場 強 度 を グ ラ フ に し て み た 。 そ う す る と 直 線 関 係 が 見 ら れ 、 式
に 直 す と 式 （3） が 得 ら れ た 。
Y = 8.9X - 0.89 (3)
た だ し Y は 磁 場 強 度 （ キ ロ ガ ウ ス ）、X は
ゼ ー マ ン 分 岐 量 と 磁 場 強 度 の 関 係 は （1） 式 の 通 り で あ る か ら 、 吸 収 線 の 幅 は 磁 場 強 度
の み の 一 次 関 数 で あ る こ と が わ か る 。
0 10000 20000 0.1
0.15 0.2 0.25 0.3
黒点の大きさ（km）
FeI6302 暗部
線幅
（Å）
図 22 Fe I 6302Å 線 に お け る 黒 点 の 大 き さ の 平 均 値 と 線 幅 平 均 値 の 関 係
0 10000 20000 0.2
0.25 0.3 0.35
黒点の大きさ（km）
FeI6301 暗部
線幅
（Å）
図 23 Fe I 6301Å 線 に お け る 黒 点 の 大 き さ の 平 均 値 と 線 幅 平 均 値 の 関 係
黒 点 の 暗 部 で 調 べ た 図22（Fe I 6302） と 図23（Fe I 6301） を 比 較 す る と ほ ぼ 同 様 な 一 次 曲 線 に な っ て い る 。 ま た 、 黒 点 の 直 径 が
5000kmで0.9キ ロ ガ ウ ス 、10000kmで1.1
キ ロ ガ ウ ス 、15000km で 1.3 キ ロ ガ ウ ス 、
20000kmで1.6キ ロ ガ ウ ス 程 度 の 磁 場 を 持 つ
こ と が 図 22と 図23と 米 坂 ら の 研 究 図24と の 比 較 で 分 か っ た 。
一 方 、 こ こ で は 、 図 示 し て い な い が 半 暗 部
で は 、 磁 場 強 度 は 黒 点 の 大 き さ に 暗 部 よ り 関
係 が 少 な い が 比 例 し て い る が 、 ば ら つ き は 大
き い 。 こ れ は 、 半 暗 部 で は 磁 場 が 傾 い て い る
た め だ と 考 え て い る 。
0.15 0.2 0.25 0.3
0.5 1 1.5 2
半値幅（Å）
磁場強度（キロガウス）
FeI 6302Å線の半値幅と磁場強度
図 24 米 坂 ら[12]半 値 幅 と 磁 場 強 度 の デ ー タ を 引 用 し て 求 め たFe I
6302Å 線 に お け る 半 値 幅（FWHM）と 磁 場 強 度 の
関 係
5． 研 究 者 と の 対 話
2014年 の 研 究 の 報 告 を 校 内 で の 報 告 会 、日
本 天 文 学 会 の ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン 、 高 校 生 天
文 活 動 発 表 会 な ど で 発 表 し た 。 生 徒 は 発 表 す
る も の の 質 問 の 応 答 は 苦 手 の よ う で あ っ た 。
ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン や 高 校 生 天 文 活 動 発 表
会 で は 、 あ る 研 究 者 の 方 々 の 指 摘 に 、 ラ ン デ
因 子 が 大 き な 吸 収 線 を 利 用 し た 今 回 の 方 法 で
は 磁 場 強 度 に 比 例 せ ず 、 上 限 値 し か 求 ま ら な
い と い う の が あ っ た 。一 方 、校 内 発 表 会 で は 、
指 導 者 か ら は 、「 あ る 観 測 で は 磁 場 が 強 い 黒 点
ほ ど 暗 く 、 別 の 研 究 で は 大 き な 黒 点 ほ ど 暗 い
と い う こ と が 分 か っ て い る 。 こ れ ら か ら 大 き
な 黒 点 ほ ど 磁 場 が 強 い こ と が 分 か る （ た と え
ば[18]参 照 ）。」 と い う 指 摘 を い た だ い た 。 生 徒 た ち が 観 測 し た 黒 点 の 大 き さ と 磁 場 の 強 さ
の 関 係 は 図20～ 図23を み て 分 か る よ う に あ る 程 度 の 黒 点 の 大 き さ/磁 場 の 強 さ 以 上 で 傾
き が な ま っ て い て 、 飽 和 し て い る よ う で あ る
文 献
[1] 清 水 一 郎 ・ 小 野 実 ・ 小 山 ひ さ 子 （1969）
『 太 陽 黒 点 の 観 測 』， 恒 星 社 厚 生 閣 ，p.38
[2] Zeeman P., 1897, “On the Influence of Magnetism on the Nature of the Light Emitted by a Substance.” ApJ, vol.5, p.332
[3] Hale, George E. 1908 “On the Probable Existence of a Magnetic Field in Sun-Spots” ApJ, vol. 28, p.315
[4]清 水 一 郎・小 野 実・小 山 ひ さ 子（1969）ibid.
pp.39-40
[5] 磯 部 洋 明（2011）『 総 説 宇 宙 天 気 予 報 』，
柴 田 一 成,上 出 洋 介 編 著,京 都 大 学 学 術 出 版 会 ，p.593
[6] 西 村 昌 能（2016）『 花 山 天 文 台 観 測 実 習 の
14年 』， 第30回 天 文 教 育 研 究 会 （2016年
天 文 教 育 普 及 研 究 会 年 会 ）集 録pp.194-197
[7] 西 村 昌 能 ・ 黒 河 宏 企 ・ 石 井 貴 子 （2016）
『 連 載 花 山 天 文 台 で 行 っ た 生 徒 実 習 か ら
【1】 太 陽 の 5 分 振 動 の 検 出 』， 天 文 教 育
Vol.28 No.4（2016年7月 号 ），pp.36-42
[8]http://vald.astro.univie.ac.at/~vald3/php /vald.php
[9] 花 岡 洋 一 郎（2009）『 シ リ ー ズ 現 代 の 天 文
学 10 太 陽 』桜 井 隆・小 島 正 宣・小 杉 健 郎・柴 田 一 成 編 集, 第4章 4.1.3 「 よ り 高 精 度 に 偏 光 を と ら え る ゼ ー マ ン 効 果 」， 日
本 評 論 社 ，pp.62-66．
[10] 桜 井 隆 （2011）『 総 説 宇 宙 天 気 予 報 』，
柴 田 一 成, 上 出 洋 介 編 著, 京 都 大 学 学 術 出 版 会 ，p.64
[11] 柳 真 之 、山 崎 史 裕 、林 貴 子 、松 本 悠 佑 、
幾 山 幸 治 、後 藤 達 也 、澤 田 弘 剛（2003）『 高 分 散 ス ペ ク ト ル を 利 用 し た 太 陽 の 自 転 速 度
と 黒 点 磁 場 の 検 出 』， 日 本 天 文 学 会 第 5 回 ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン 集 録 ，p.42
[12] 米 坂 聡 一 郎 、 和 田 光 男 、 畑 中 滋 生 （200
4）『 高 分 散 ス ペ ク ト ル を 利 用 し た 太 陽 黒 点
の 見 積 も り 』， 日 本 天 文 学 会 第 6 回 ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン 集 録 ，p.42
[13] 松 本 孝 http://sunspots.sakura.ne.jp
[14] Takeda Y.,1995 PASJ 47, 287
[15] 兼 田 匠 、 山 中 渉 （2005）『 太 陽 黒 点 の
磁 場 の 極 性 と 強 さ 』， 日 本 天 文 学 会 第 7 回 ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン 集 録 ，p.36
[16] 西 村 昌 能 、岡 和 田 健 文 、黒 河 宏 企 、石 井
貴 子 『2010年 洛 東 高 校 花 山 天 文 台 太 陽 観 測 実 習 報 』 天 文 教 育 Vol.23 No.5 (201
1年9月 号) pp.51-54
[17] 板 谷 由 菜 、上 籠 俊 輝 、野 上 隼 紀 、大 江 貴
裕 （2015）『 太 陽 黒 点 の 大 き さ と 磁 場 の 強 さ 』，日 本 天 文 学 会 第17回 ジ ュ ニ ア セ ッ シ ョ ン 集 録 ，p.116
[18]一 本 潔 （2011）『 総 説 宇 宙 天 気 予 報 』，
柴 田 一 成, 上 出 洋 介 編 著, 京 都 大 学 学 術 出 版 会 ，p.106
![図 10 若 い 黒 点 群 NOAA10662[13] 先 行 黒 点 を efp(N 極)、後 行 黒 点 を eff(S 極)と し た 。 図 11 efp135 度 図 12 efp225 度 図 10 の 先 行 黒 点 を efp 、 後 行 黒 点 を eff と 名 付 け た 。 そ れ は 浮 上 磁 場 領 域 を emerging flux region と 呼 ぶ か ら で あ り 、 先 行 は pre 、 後 行 は following に 因 む 。 さ ら に](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123deta/6808714.232243/5.892.462.802.79.769/図図先行れ浮上磁場領域呼ぶかり.webp)
