宇宙の科学（第6章） 1

宇宙の科学（第６章）
前回の問題の答え
木星の質量は、地球の質量のおよそ何
倍でしょう？
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科学技術理解Ⅲ（宇宙の科学）
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第６章太陽
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Kは絶対温度の単位ケルビン。摂氏温度をCとすると、
絶対温度K=C+273。
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年齢は46億年。
地球からの距離は1億5千万km（1天文単位）
黒点
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太陽は自分自身で光っている（エネルギーを
出している）。
惑星は太陽の光を反射して光っているだけ。
太陽のように自ら光っている星を、恒星と
いう。
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赤道部分で約２５日、極近くで約３０日というよ
うに、赤道に近い所ほどより速く自転。
これは太陽がガス球だから。
遠心力のため赤道付近は少し膨れている。
太陽の質量の約75％は水素、残りのほと
んどはヘリウム（それ以外の元素はごく微
量）
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

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光球は太陽の表面に相当する部分。厚み
は約300km。
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
これより深いところではガス密度が急激に高く
なり、不透明になる。
我々が受け取る太陽からの光は、光球（温度
約６千K）から放射されたもの。
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黒点（つづき）
光球面には黒点が現
れる。
典型的な黒点は中央
の暗部とその周りの
半暗部からなる。
平均的な大きさは約1
万km、大きいものは
10万km以上。
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光球
太陽の自転周期は緯度によって異なる。
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太陽の概観（つづき）
直径140万ｋｍ（地球の110倍）、
質量2x1030kg（地球の33万倍）、
平均密度1.4g/cc
中心温度1500万K、表面温度6000Kの巨大なガ
ス球。


太陽と惑星の最大の違いは？
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太陽の概観
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
0.3倍
3倍
30倍
300倍
3000倍
1

太陽
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今起こっている太陽磁場の異変
黒点はまわりより温度が低い（暗部が
4000K、半暗部が5500K）ので、黒く見える。
黒点は一般に対をなして現れる。一方はN
極、他方はS極の磁石の性質をもつ。
黒点の数は約１１年の周期で大きく変動す
る。太陽活動が盛んなときは黒点の数が
多い。
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太陽の大規模磁場は約11
年の周期で反転している。
が、今は北極の磁場だけ
反転しそう。
↓
マウンダー極小期もこのよ
うな状態であったらしい。
↓
地球が寒冷化する？？
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宇宙の科学（第６章）
彩層
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コロナ
彩層は光球の外側にあ
る薄い大気の層（厚さ
約2000km）。
彩層の光は弱く普段は
見えない。皆既日食の
とき赤く輝いて見える。
温度は7千K～１万K。
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彩層の外側には、
さらに希薄な大気
であるコロナがあ
る。
コロナの光は弱い
ので普段は見えな
い。皆既日食のと
き見える。
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プロミネンス（紅炎）
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フレア
プロミネンスは彩層から立ち上がる赤い炎
のようなガスの流れ。
周りのコロナより低温で高密度。
形、大きさ、寿命はさまざま。大きいものは
高さ百万km、寿命は長いもので数ヶ月。
太陽が出すエネルギー
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フレアは太陽表面で起こる爆発現象。
典型的なフレアは数秒で立ち上がり、数十
分～数時間継続。
大きなフレアが起こると、フレアで加速され
た粒子が地球に到達し、電波障害やオー
ロラなどを引き起こす。
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コロナ外縁部からは、太陽の重力を振り切って、
プラズマが外に流れ出している（秒速数百kmの
速度）。
⇒ これが太陽風
地球に到達した太陽風の一部は、北極・南極付
近から地球大気圏に進入し、大気中の酸素原子、
窒素原子・分子などと衝突する。
⇒ このときの発光現象がオーロラ
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石油が燃えると、1kg当たり約１万kcalの
熱が出る。
つまり、太陽は、毎秒1019kgの石油が燃え
ることに相当するエネルギーを出し続けて
いる。
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太陽風とオーロラ
太陽が出すエネルギー（つづき）
地球が受けとる太陽エネルギーの標準値
は、１平方cm当たり、1分間に約２ cal（カ
ロリー）。
太陽が出している全エネルギーは、１秒間
に約1023kcal（キロカロリー)。
コロナは温度が約200万Kの、密度が極端
に低い電離気体（プラズマ）。
コロナの温度は、なぜ光球の温度よりずっ
と高いのか？
⇒ 磁場が関係しているらしい。
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コロナ（つづき）
仮に、太陽が石油のかたまりだとしたら、わず
か6000年で燃え尽きる。
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太陽が出すエネルギー（実際に
計算してみよう）
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太陽の出すエネルギーは1023kcal/s、石油は1kg
あたり1万kcalのエネルギーを出す。
⇒ 1023kcal/s÷1万kcal/kg＝1019kg/s
⇒ 1秒間に1019kgの石油が燃えることに相当。
太陽質量は2×1030kg
⇒ 2×1030kg÷1019kg/s
＝2×1011s≒6000年
⇒ 太陽が石油から出来ているとすると、6000
年しか持たない。
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宇宙の科学（第６章）
エネルギーのいろいろな形態
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核反応
電子
－
エネルギーの形態にはいろいろある。
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陽子
物が燃えるときに出るのが化学エネルギー。
（例：火力発電）
物が高いところから低いところに落ちるときに
出るのが重力エネルギー。（例：水力発電）
原子核反応のとき出るのが核エネルギー。
（例：原子力発電）
＋
＋
原子核
中性子

－

核分裂：重い原子核（ウランなど）が分裂
する現象。原子力発電、原子爆弾は核分
裂を利用。
核融合：軽い原子核（水素など）どうしが
くっついて、より重い原子核ができる現象。
水素爆弾は核融合を利用。
どちらの場合も大量のエネルギーが発生。
原子の構造の概念図
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質量とエネルギーの等価性
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太陽における核反応
アインシュタインは「質量とエネルギーは
等価である」ことを発見した。
エネルギーをE、質量をm、光速をc（約30
万km/s）とすると、次の式が成り立つ。

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E  mc
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
＊この式から、1gの質量は２百億kcalのエネル
ギーに相当することがわかる。
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核反応の効率
太陽の中心部では、水素原子核４個がヘ
リウム原子核１個に変換される核融合反
応が起こっている。
この反応で、水素1gあたり0.0072gの質量
が失われ、1.4億kcalのエネルギーが発生。
この核反応により、太陽は百億年以上輝
き続けられる。
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石油燃焼： 1ｋｇ → 1万kcal
つまり、1ｇ → 10kcal
水素核融合： 1g → 1.4億kcal
よって、水素核融合のほうが、
1.4億kcal/10kcal＝1400万倍効率がよい。
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太陽のエネルギー源

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太陽のエネルギー源は、中心部で起こって
いる核融合反応。
そのような核融合反応は太陽中心部
（1500万K）のように、超高温でないとおき
ない。
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