太陽の恵み
人は、太陽の光と熱の下に誕生し、一生を過ごします。その間、天候の違いはありますが、陽は昇り、陽は沈むという日々の中で、人は、常に太陽の恵みを受けています。太陽の光と熱は、地球上のすべての自然の営みに対して、エネルギーを提供しています。
例えば、植物は、太陽の光を使って光合成を行います。すなわち、草木のような緑は、太陽光のエネルギーを利用して、根から吸い上げた水分と空気中の二酸化炭素から、酸素と成長のための養分をつくり出し、酸素を排出します。すべての動物は、その酸素を含んだ空気を吸って生命を維持しています。
そして、光合成によって成長した植物を食べて生きている動物やその動物を食べて生きている動物もいます。つまり、太陽の輝きは地球上の生き物の命の源です。また、太陽から降り注ぐエネルギーは、地球上で起こっている気温の変化、大気現象などの自然の営みの源でもあります。
そのような自然の営みは、人や動物の生活に災害をもたらすこともありますが、暖かさ、涼しさなどの肌に感じる恵みをもたらしています。そして、雨、風、暑さ、寒さなどの自然現象は、農作物の収穫などに恵みをもたらしています。すなわち、太陽の光は、地球上の生き物に色々な恵みを与えています。
太陽系
太陽系には、太陽に近い順に、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星の8つの惑星があります。地球に比較的近い惑星は水星、金星、火星の3つですが、どの惑星も過酷な環境にあり、地球の環境に適した人類には、生きていくことは極めて困難です。
太陽からの距離の違いが、人類が誕生する惑星を奇跡的に生み出しました。太陽から水星までの距離は約5,800万kmです。水星には地球のような大気も海(水)もありません。昼間の地表温度は約430度にもなります。一方で、夜間には、熱が宇宙空間に放出されるため、マイナス約160度まで下がります。
次に、太陽から金星までの距離は約1億800万kmです。金星にはほとんどが二酸化炭素の厚い大気があります。かつて金星にも海がありました。しかし、太陽に近いために水が蒸発してしまいました。その結果、水に溶け込んでいた二酸化炭素が放出されたと考えられています。
そのため、二酸化炭素という温室効果ガスの働きによって、金星では、昼も夜も温度は約460度にもなります。そして、太陽から火星までの距離は約2億2,800万kmです。火星にはほとんどが二酸化炭素の薄い大気があります。
火星の平均気温はマイナス約63度です。最も高いときは約30度になり、最も低いときはマイナス約140度にもなります。このように、太陽との距離の違いが、地球だけに恵まれた環境をもたらしています。
ちなみに、太陽から地球までの距離は約1億5,000万kmです。地球の大気の主な成分は約8割の窒素と約2割の酸素です。地球の平均気温は約14度です。最高気温は57度、最低気温はマイナス89度を記録したことがあります。
そして、地球の表面積の約7割は海です。つまり、地球だけが、太陽の恵みを受けて、豊かな生き物を育んでいます。
太陽から地球までの距離(約1億5,000万km)を
秒速約30万kmの光の速さで考えると、
太陽の光が地球に届くまでには約8分20秒かかるんだ！
だから、地球にいる人たちは、
8分ぐらい前の太陽の光を見ていることになるよ！
太陽の大きさ
太陽の大きさは直径が約139万kmです。地球の直径は約1万2,700kmですから、太陽は、地球の約109倍の直径があることになります。
この大きさの違いをイメージすると、指でつまめる直径1cmの小さなビー玉が地球なら、直径109cmの玉転がし用の大玉ボールが太陽になります。
太陽の構造
太陽はガスの塊です。そのため、地球のような表面はありません。ガスの成分は、約75％が水素で、約25％がヘリウムです。この２つの成分でガスのほとんどを占めています。そして、わずかに酸素や炭素などがあります。
太陽の構造は、中心から核(半径約10万km)、放射層(幅約40万km)、対流層(幅約20万km)、光球面(幅約600km)、彩層面(幅約2,000km)、コロナという6つに区分することができます。
中心の核では、温度は約1,600万度で、水素が核融合反応を起こしています。核融合反応とは、軽い水素の原子核が高温で衝突して融合することによって、重いヘリウムの原子核に変わることです。
この核融合反応によって膨大なエネルギーが放出されています。そのエネルギーは、核の外側にある放射層に入り、光の放射によってこの層を通過します。放射層では、ガスが非常に強く圧縮されていて、密度が大きいため、エネルギーは散乱を繰り返しています。そのため、エネルギーが通過するまで約17万年かかると言われています。
次に対流層があります。対流層では、エネルギーは放射ではなく主に対流によって運ばれます。すなわち、温度差によって対流が起こり、この熱対流によってエネルギーは外側へ運ばれていきます。そして、対流層は太陽表面近くまであります。
次の光球面とは、太陽の表面で、球状に見えるところです。すなわち、光球面では、太陽のガスが透明になるため、可視光(人の目で識別できる波長の光)が放出されて、人は丸い形を見ることができます。そして、そこの温度は約6,000度になります。
彩層面は、光球面の外側をとりまく薄いガス層で、太陽の大気にあたるところです。彩層面は、約2,000kmの厚さで、下層から上層に向かって温度が上昇しています。そして、外側の最上層では約1万度になります。
コロナは彩層面の上空にある大気です。そこでは100万度以上の高温になります。すなわち、コロナには、数百万度のプラズマが存在します。プラズマとは、超高温の中で、原子を構成している原子核と電子が離れ、混在していることです。
また、彩層面やコロナで、太陽フレアと呼ばれる大爆発が起きたときには、1000万度以上になる超高温のプラズマが観測されることもあります。
太陽エネルギーの放射
太陽から放射されたエネルギーは、電磁波として宇宙空間を通過して地球に到達します。日射とも呼ばれるこの太陽エネルギーには、可視光のほか、紫外線、赤外線、Ｘ線、電波があります。
地球に到達した太陽エネルギーは、雲などによって反射したり、大気中で散乱したりして、約70％が地表に到達します。そして、光や熱として地球の生き物などに様々なエネルギーを提供します。
太陽の寿命
約140億年前、宇宙が誕生しました。そして、約46億年前には、太陽が誕生しました。太陽の誕生前、大質量の星が、終末を迎えて超新星爆発を起こしました。その時の衝撃波によって、水素ガスは、揺れ動き、伸びたり、縮んだりしました。
そして、水素ガスが集まったところでは、重力が働き、さらにガスが引き寄せられ、回転しながら、大きなガスの雲をつくりました。ガスの雲は、円盤状になりながら、中心に向かって収縮する速さが増していきました。
ガスの雲の中心では、密度が高くなり、水素ガスが圧縮されていきました。その結果、水素の原子核が融合してヘリウムの原子核に変わりました。つまり、核融合反応の始まりでした。このようにして太陽は誕生しました。そして、これは太陽系の始まりでもありました。
太陽の寿命はおよそ100億年と言われています。すなわち、太陽は、約46億年前に誕生したので、少なくとも50億年は、光り輝いて、そのエネルギーを地球に提供し続けます。
太陽が最期を迎えるとき、太陽の中心部では、長い間の核融合反応によって、水素が減少して、ヘリウムが増えていきます。太陽の核で水素がなくなると、その周辺の層で水素の核融合反応が起こります。そのため、太陽は、表面温度が下がり、膨張していきます。
そして、太陽は、その明るさも変化して、赤く見えるようになります。これを赤色巨星と呼んでいます。その後、地球を飲み込むほど膨張した太陽は、次第に収縮して、白色矮星と呼ばれる星に変わり、一生を終えます。
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