2024年3月13日
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太陽誕生のメカニズムとは？ 原子太陽が核融合反応で光り輝く太陽になるまで
朝になって明るくなり、1日がスタートするのは太陽が昇ってくるからです。空に太陽があるのは当たり前ですが、その太陽がどのようにして生まれてきたか、考えたことはありますか？ 今回は、いつどのようにして太陽が誕生したのかについて解説します。
太陽は、太陽系の中心となる巨大な恒星
はじめに、太陽の特徴について簡単に理解しておきましょう。
太陽系をつくる恒星
宇宙にはたくさんの銀河があり、1つの銀河には1,000億以上の恒星が存在しています。恒星とは、自ら熱と光を発している高温の星のことをいいます。太陽も恒星の1つです。
太陽を真ん中にして、その周りを地球など8つの惑星がぐるぐると回っています。これが太陽系です。太陽系は、太陽を中心とした1つのファミリーともいえるでしょう。
太陽の大きさと温度
太陽は太陽系全体の質量のうち、99％以上を占めるとされる巨大な星です。直径は約139万キロメートルで地球の100倍以上、体積は地球の約130万倍、重さは地球の約33万倍といわれています。
場所によって温度が異なり、太陽の中心部は約1,600万度、表面温度は約6,000度、温度が低い部分でも約400度もの熱を放っています。
黒点
温度が低い部分は放つ光も弱く、観測するときに黒く見えるため黒点と呼ばれています。強い磁場があり、2～3日で消えてしまうものから1ヵ月程度残るものまであります。黒点が多いと磁力が強くなり、地球の気候にも影響します。
太陽フレア
太陽の表面で起こる爆発現象を太陽フレアといいます。小規模な太陽フレアは日々起きていますが、ときに大きな爆発が起こります。大規模な太陽フレアが起こると、電磁波や電気を帯びた大量のガスが放出され、地球の磁気に影響を及ぼします。そのため、大規模な停電、スマートフォンや無線の通信障害、GPSの誤作動など、日常生活に支障が出るといわれています。
ガスやちりが集まり、圧縮されて原子太陽になった
太陽の特徴がわかったところで、どのようにして太陽が誕生したのか見ていきましょう。
ガスが集まり、重力によって固まる
太陽のもととなるのは、星と星の間に浮遊している水素やヘリウムなどのガスです。また、大きな質量を持つ星が大爆発したあとに出るちりも星のもととなります。
このガスやちりがお互いに引っ張り合い、くっつき合って少しずつかたまりになっていきます。かたまりが大きくなると重力も大きくなり、圧縮されてさらに固くなっていきます。特に水素はたくさん集まることで重くなり、重力がかかると収縮する性質があります。
また、もともと低温だったガスの温度も、圧縮によって高まっていきます。これが、星のコア(核)となるのです。
回転しながら大きくなって原子太陽となる
コア(核)は、回転しながら周囲のガスやちりを集め、さらに巨大になって高温のかたまりとなります。これが恒星の原子星となり、太陽の場合は「原子太陽」と呼ばれています。ガスが集まり始めてから原始太陽になるまでは、数百万年ほどの時間がかかると考えられています。
核融合反応が起こり太陽になる
太陽は約70％が水素で構成されています。この大量の水素が圧縮されて高気圧になり温度が高くなると、中心部分で核融合というエネルギー反応が起こります。
核融合は、水素の原子がヘリウムの原子に変換される反応です。この反応が起こると莫大なエネルギーが生まれ、高熱を発し、光り輝く太陽になるのです。
核融合反応とは
核融合反応の話は難しいので、少し単純化して説明しましょう。
太陽の核融合反応は、4つの水素原子が合体して1つのヘリウム原子になるというものです。この場合、水素原子4つの質量よりヘリウム原子1つの質量の方が軽くなります。しかし、ものの質量は勝手に増えたり減ったりしてはいけないという決まりがあるため、ヘリウム原子1つには水素原子4つ分の質量がなければいけないことになります。
ヘリウム原子になって減ってしまった質量は、消えることなくエネルギーに変換されます。これが、核融合反応によって大きなエネルギーが生み出されるしくみです。
太陽はこの核融合を継続的に効率よく行うことで、光と熱を放ち続けているのです。
太陽の誕生に関わる「超新星爆発」と、太陽の寿命について
太陽誕生のきっかけ「超新星爆発」
太陽は今からおよそ46億年前に誕生しました。誕生のきっかけは、恒星がなくなるときに起こる大爆発が関係していると考えられています。この大爆発を「超新星爆発」といいます。超新星爆発が起きたとき、宇宙にただようガスやちりが大きく揺れ動き、引き合って原始太陽になったのではないかといわれています。
また、太陽の主な成分は水素とヘリウムですが、わずかに炭素や酸素、鉄なども含まれていることがわかっています。このことからも、超新星爆発を起こして命を終えた星が、太陽のもとになったのではないかと考えられています。
太陽の寿命
太陽の寿命は、約100億年といわれています。太陽の寿命が近づくと、水素とヘリウムの割合が変わって核融合に変化が生じます。その変化によって太陽は徐々に巨大になり、地球の軌道にも影響するようになります。やがて、巨大化した太陽からはガスが漏れ出してゆっくり縮み、小さくなってその生涯を終えると考えられています。
地球環境にも大きな影響を与える太陽の話はスケールが大きく、興味を抱く子どもも多いことでしょう。より深く太陽について知りたいときには、学研教室の学研教室ライブラリーをぜひご活用ください。学研教室の会員なら、学研教室ライブラリーの電子図鑑を自由に閲覧することができます。お子さまの知的好奇心を育てるなら、学研教室をぜひお選びください。
