太陽嵐は、オーロラ・ボレアリス、つまり北極光の形成にとって重要です。これは最も驚くべき自然現象の一つです。この美しい放射現象は、太陽嵐によって加速された太陽風粒子が地球の磁場と大気と相互作用するときに現れます。
これがその仕組みです：
磁場との相互作用
太陽粒子（主に陽子と電子）が地球に到達すると、彼らは磁場の線に沿って極に向かいます。極では磁力が弱いため、大気に侵入することができます。
大気中の粒子との衝突
極地域では、太陽イオンが地球の大気ガスの一部を形成する酸素や窒素分子と衝突します。これらの衝突は、ガス分子の興奮状態を引き起こし、これらの分子内のいくつかの電子が一時的に高エネルギー状態に変わることを意味します。
光の放出
しばらくすると、大気中の分子の興奮した電子は元のエネルギーレベルに戻り、光の放出が観察されます。衝突が発生したガスの種類や高度によって、この光は緑、赤、青、または紫色になります。特に、酸素は主に緑赤の光を放出し、窒素は青紫の光を放出します。
視覚的表現
これらの相互作用のおかげで、夜空にオーロラ・ボレアリスと呼ばれる壮大な光のディスプレイが現れます。これは主に極地域で発生しますが、磁極に近いため、時には強い太陽嵐の際に低緯度でも観察されることがあります。
したがって、太陽嵐はオーロラを引き起こすだけでなく、その強度や現れる地域にも影響を与えます。太陽嵐を観察することで、オーロラがいつどこで見えるかを予測することが可能です。
太陽嵐は、太陽の表面と周囲のプラズマ環境（磁場）の複雑な相互作用から生じる激しい宇宙天候現象です。これらは、フレア放出やコロナ質量放出（CME）、速い太陽風など、さまざまな形で現れます。
以下は、これらの現象がどのように太陽嵐に寄与するかを示しています：
太陽フレア
太陽フレアは、太陽の表面で発生する突然の激しい爆発であり、大量の電磁放射（光、ラジオ波、X線を含む）を放出します。これは、太陽の大気に蓄えられた磁気エネルギーが突然放出されるときに発生します。時には、これらの噴出が地球に到達するまでに数分から数時間かかり、その結果、ラジオ通信システムに干渉したり、衛星機器に直接損傷を与えたりすることがあります。
コロナ質量放出 (CME)
CMEは、太陽によって宇宙に放出される電気的に帯電した粒子で満たされた巨大な雲です。これらは、数百キロメートル毎秒から数千キロメートル毎秒で移動しながら、数十億トンのコロナ物質を運ぶ能力があります。地球に到達すると、地球の大気や表面内に電流を生成する地磁気嵐を引き起こし、電力線の崩壊や通信・ナビゲーションシステムの中断を引き起こす可能性があります。
増加する太陽風と粒子ストリーム
太陽は、太陽風と呼ばれる電気的に帯電した粒子を宇宙に継続的に放出しています。特にCMEに関連する数密度や速度の定期的な変化に伴い、地球の磁場に対する影響が増幅され、より多くの地磁気活動を引き起こす可能性があります。
宇宙天気の影響
これらのプロセスはすべて、地球の電離層や磁場に影響を与え、オーロラ、電波の歪み、宇宙飛行士への危険、地上の電力網への潜在的な問題など、いくつかの宇宙天気の影響を生じさせます。太陽嵐の監視と予測は重要であり、それにより影響を最小限に抑えることができます。
太陽嵐の危険性
太陽嵐は、地球上でのさまざまな結果をもたらし、その中には現代の技術やインフラに特に危険なものがあります。したがって、太陽嵐が私たちにどのように影響を与えるかを見ていきましょう。
通信システムまたはナビゲーション
強い太陽風は、ラジオ通信やGPS信号を妨害する可能性があります。これは、正確な通信とナビゲーションが安全のために重要な航空および海上輸送にとって特に重要です。
衛星
太陽の活動は、地球の周りの大気の量を増加させ、低軌道衛星に対する抵抗を高め、軌道を変更させたり、大気への再突入時に燃え尽きたりする原因となる可能性があります。さらに、太陽風は衛星上の電子機器や太陽電池に損傷を与えます。
電力網
太陽嵐の最も深刻な結果は、電力網への影響です。地球の磁場と太陽粒子の組み合わせである地磁気嵐は、大規模な電力網に電流を誘導し、変圧器の過負荷や長期的な停電を引き起こす可能性があります。
放射線
宇宙飛行士が飛行機で滞在する高緯度地域では、太陽活動による放射線が増加し、放射線曝露のリスクが高まります。そのため、こうした条件にさらされる人々を保護するために特別な措置が必要です。
宇宙天候による損害
視覚的には印象的なオーロラですが、太陽嵐によって引き起こされる地球物理的な固体イベントを示すこともあります。
極端な太陽嵐は頻繁には発生しませんが、科学者やエンジニアは太陽の隣人の活動を監視し、リスクを事前に予測し、もし発生した場合にはそれを軽減するよう努めています。
例えば、NOAAの宇宙天候サービスは、太陽嵐の到来に備えるための早期警告システムを持っています。
すでに地球に影響を及ぼす宇宙天候現象に関連するいくつかの重要な事件があり、インフラや技術に損害を与えています。以下はいくつかの例です：
1989年カナダ・ケベック
太陽嵐による損害の最も有名な例は、1989年3月13日に発生しました。この強力な太陽嵐は地球上での地磁気嵐を引き起こし、その結果、カナダのハイドロ・ケベック水力発電所で巨大な電流が発生し、深刻な停電を引き起こしました。9時間の間、600万人以上が電気を失いました。
2003年スウェーデン
2003年10月に発生した最大の太陽嵐の一つ、ハロウィン嵐の際、スウェーデンの電力網は変圧器の深刻な問題に直面し、停電やグリッド送電の問題が発生しました。
衛星の損傷
時間の経過とともに太陽活動の増加により、いくつかの衛星が破壊されたり故障したりしています。このような損傷には、通信の途絶や短絡、宇宙の荷電粒子による電子機器の損傷が含まれます。
航空輸送への影響
これらの事件は、特に極地のフライトに対して航空プロセスに影響を及ぼす可能性があり、宇宙放射線のレベルが高く、通信やナビゲーションの失敗に対してより脆弱になります。
このようなイベントは稀ですが、太陽の活動を監視し、重要なインフラに対して必要な予防措置を講じる必要性を強調しています。これは、将来の影響を軽減し、電力網や技術システムをより強靭にすることを目指す責任ある利害関係者によって行われています。
1859年には、キャリントン現象として知られる史上最大の太陽嵐が記録されました。この非常に強力な磁気嵐は、巨大な太陽フレアを観測した英国の天文学者リチャード・キャリントンによって報告され、名付けられました。