太陽に何が起きているか

　天文学といえば物理学の中でも花形の分野であり、異色の学問でもある。生物学では遺伝子を組み替え、化学では薬品を混ぜて化学反応を起こしてみる。物理学では物質に電流を流したり、熱を加えたり、電磁波を与えてみたりする。そう、一般的な科学では試料が手元にあり、それに刺激を与え、それに対する応答を読み取る。だが、天文学は違う。天文学の対象は手が届かないものばかりで、起こっている現象を観察することしかできない。それほど手がかりが少ないにもかかわらず、天文学は宇宙の神秘にせまる証拠を数多く見つけてきた。そんな人の知的好奇心の力を象徴する学問だ。

　本書は太陽の異変と最新の研究成果について述べた本だ。まず第一章でいくつかの太陽の異変 ー 黒点数の減少、太陽周期の延長、四重極構造の兆候 ー を挙げ、それらが地場によって説明できることを示唆する。続く第二章で太陽の基本的な性質を説明し、第三章では著者がプロジェクトマネージャーを務めた"ひので"のとらえた最新の研究成果を見る。第四章では"ひのとり"、"ようこう"、そして"ひので"の開発現場が語られ、そして第五章で太陽活動が地球にどのような影響を及ぼすかについて言及されている。

四重極構造

http://www.nao.ac.jp/news/science/2012/20120419-polar-field-reversal.html

　この本を読む前に一番気になってたのがこれ。これまで太陽は地球と同じように、北極と南極に一つずつ極を持つ、二極構造をとっていた。一本の巨大な磁石が太陽の中心を貫いているような状態だ。2010年ごろまでは北極にS極、南極にN極が存在していて、予想では2013年にS、Nが入れ替わる予想だった。しかし、2012年に"ひので"によって予想よりも早く、S極だった北極の地場がゼロの状態に近づいていることが判明。これは太陽の北極磁場がまもなく反転すると予兆だ。一方南極の地場はN極のまま変化が見られなかった。このため太陽は理論上指摘されていた四重極構造になることが予想されている。これは2つの巨大な磁石が太陽を北極から中心にかけてN、S、中心から南極にかけてS、Nの順で配置しているような状態だ。理論的には予測されていたものの、実際に四重極構造になることを観察して著者も驚いたらしい。

http://www.nao.ac.jp/news/science/2013/20130131-hinode.html

　上のリンクが2013年1月31日の記事で、国立天文台の太陽地場反転の記事としては最新のもの。ここでも南極の地場の反転の兆候が見られなかったので、たぶんこれから11年間(地場反転の1サイクル)は四重極構造なのだろう。このメカニズムや、この構造が地球に及ぼす影響を知りたければ、ぜひ本書を見てほしい。

データの強み

　数学と違い、科学にとってデータは大切だ。数学は公理から出発して演繹的に定理を導いていく。だからデータなんていらない。だが物理学にとって、絶対に正しい公式というのは存在しない。太陽の質量を百万分の一の精度で測定できるニュートンの重力理論(万有引力の法則)でさえ、あるスケールでは使えなくなってしまう。ニュートンの運動方程式も然り。だから理論が本当に正しいかどうかはわからない。本当に正しいのは実験で得られたデータだ。

　本書ではその正しいデータの力が遺憾なく発揮されている。太陽には「コロナ加熱」という、長年考えられてきた謎の現象があり、それを説明する仮説として、ナノフレア説とアルベーン波説がある。結論から言うと、"ひので"はその二つの仮説の証拠を発見した。そして現在では両説を統一する道筋が見えているのだとか。仮説に過ぎなかったものを実際に観測したことの意義は大きい。ここに実験科学(実験してないけど)の面白さがある。それを著者はこのように書き表している。

「こういう観測結果が得られました」と書いただけとも言えますが、それが世界に衝撃を与えることもある。そこに天文学の醍醐味があります。

「宇宙創世」でハッブルが星雲が別個の銀河であることを証明したり、ペンジアスとウィルソンがCMB放射を発見したときのことを思い出した。素粒子論やストリング理論を調べてると、実験は理論が予測することを証明しているだけに見えるけれども、多くの物理の分野では実験の方が先行している。実験の醍醐味を再確認できる本だった。

宇宙創成〈上〉 (新潮文庫)

宇宙創成〈下〉 (新潮文庫)