太陽圏電流シート

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太陽圏電流シート

太陽圏電流シート(たいようけんでんりゅうシート、heliospheric current sheet、HCS)は、太陽磁場の磁極が北向きから南向きに変わる太陽系の表面である。太陽圏内で赤道面上に広がっている[1][2]。電流シートの形は、太陽の回転する磁場の影響の結果である[3]。シートの中には、約10-10A/m2の弱電流が流れており、シートの厚さは約10,000kmである。

下層の磁場は惑星間磁場と呼ばれ、発生する電流は太陽圏電流回路の一部を形作っている[4]。太陽圏電流シートは、惑星間電流シートと呼ばれることもある。

特徴[編集]

バレリーナのスカート型[編集]

パーカー・スパイラル

太陽が自転するとその磁場は、アルキメデスの螺旋の一種であり発見者のユージン・ニューマン・パーカーにちなんで名付けられたパーカー・スパイラルの形に捻れる[5]。パーカー・スパイラル型の磁場は、70年代初頭にSchattenによって考案された数学モデルに従い、電流シートによって2つに分割される[6]。螺旋磁場の極が変わると、バレリーナのスカートに似た、波打った螺旋の形にゆがむ[7][8]。さらに、「シートを伴った太陽は、捲れ上がったスカートを何度も直そうとする内気なバレリーナに似ている」とも言われる[9]

その螺旋形を作る原因は、回転しながら芝生に水を撒く人に例えて「ガーデンスプリンクラー効果」や「ガーデンホース効果」とも言われる[10][11]。水の流れが太陽風を表し、常に放射状に動いている。

磁場[編集]

太陽圏電流シートは、太陽とともに27日ごとに回転しており、その間、スカートの頂と溝は地球の磁気圏を通過し、相互作用する。太陽の近傍では、シートの回転電流によって励起される磁場は5×10-6テスラの桁である[4]

太陽表面の磁場は約10-4テスラである。もし磁場が双極子の形だと、その強さは距離の3乗に比例して弱まり、地球の軌道では10-11テスラになる。太陽圏電流シートはそれより遙かに強く、太陽による地球軌道での真の磁場はそれより100倍も大きい。

電流[編集]

太陽圏電流シート内の電流は内向きの放射状で、太陽の極地方の磁場に沿った外向きの電流と近接している。電流の強さは、3×109アンペアの桁である[4]。他の天文物理学的な電流と比較して、地球にオーロラをもたらすビルケランド電流は約1000倍も弱い。シートの最も電流密度が高い部分は、10-10 A/m2の桁である。

歴史[編集]

太陽圏電流シートはジョン・ウィルコックスとノーマン・ネスによって発見され、1965年に公表された[12]。Hannes AlfvenとPer Carlqvistは銀河電流シートの存在を予測し、銀河の対称面を1017から1019アンペアの電流が流れていると見積もっている[13]

出典[編集]

  1. ^ A Star with two North Poles, April 22, 2003, Science @ NASA
  2. ^ Riley, Pete; Linker, J. A.; Miki?, Z., "Modeling the heliospheric current sheet: Solar cycle variations", (2002) Journal of Geophysical Research (Space Physics), Volume 107, Issue A7, pp. SSH 8-1, CiteID 1136, DOI 10.1029/2001JA000299. (Full text)
  3. ^ Artist's Conception of the Heliospheric Current Sheet(2006年9月1日時点のアーカイブ
  4. ^ a b c Israelevich, P. L., et al., "MHD simulation of the three-dimensional structure of the heliospheric current sheet" (2001) Astronomy and Astrophysics, v.376, p.288-291
  5. ^ Parker, E. N., "Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields", (1958) Astrophysical Journal, vol. 128, p.664
  6. ^ "Current Sheet Magnetic Model for the Solar Corona", K. H. Schatten, Cosmic Electrodynamics, 2, 232-245, 1971.
  7. ^ Rosenberg, R. L. and P. J. Coleman, Jr., Heliographic latitude dependence of the dominant polarity of the interplanetary magnetic field, J. Geophys. Res., 74 (24), 5611-5622, 1969.
  8. ^ Wilcox, J. M.; Scherrer, P. H.; Hoeksema, J. T., "The origin of the warped heliospheric current sheet" (1980)
  9. ^ Mursula, K.; Hiltula, T., "Bashful ballerina: Southward shifted heliospheric current sheet" (2003), Geophysical Research Letters, Volume 30, Issue 22, pp. SSC 2-1
  10. ^ Louise K. Harra, Keith O. Mason, Space Science 2004, Imperial College Press, ISBN 1860943616
  11. ^ Smith, E., "The Sun, Solar Wind, and Magnetic Field", Jul 1999, Proceedings of the International School of Physics Enrico FERMI Varenna, Italy
  12. ^ John M. Wilcox and Norman F. Ness, "Quasi-Stationary Corotating Structure in the Interplanetary Medium" (1965) Journal of Geophysical Research, 70, 5793.
  13. ^ Hannes Alfven and Per Carlqvist, "Interstellar clouds and the formation of stars" (1978) in Astrophysics and Space Science, vol. 55, no. 2, May 1978, p. 487-509.

外部リンク[編集]