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2020.07.31 Friday

宇宙物理学  近年の太陽の様子

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    ***** 宇宙の構造 (1) 太陽系 > 太陽 *****


    常田佐久さんの「太陽に何が起きているか」は2013年に出版された本だ。
    改めて読んでみて、そのなかの「太陽の異変」という記述がとても気になった。

    私は高校生の頃、半年ほど黒点のスケッチ観測をやったことがある。
    ちょうど極大期だったようで、黒点がとても多くて、ときどき昼休みの時間内で終わらなかった記憶がある。
    そんなこともあって、少しまじめに掘り下げてみようと思う。



    [太陽の黒点数]

    太陽の活動は活発な「極大期」と不活発な「極小期」を周期的に繰り返す。
    その周期は約11年で、近代的な観測が始まって以来、比較的規則正しく11年毎に極大期と極小期を繰り返してきた。

    太陽表面に現れる黒点の数(より正確には黒点相対数)は、太陽の活動の活発さを測るバロメータになっている。
    便宜上、極小期から次の極小期までをひとつの周期とし、各周期には通し番号が付けられている。
    1755年に始まる周期が第1周期と決められていて、現在は第24周期にあたる。
    2008年末の極小期から始まって2014年に極大を迎え、その後は現在(2020年6月)まで減少を続けている。

    国立天文台の太陽観測科学プロジェクトの観測データをお借りして下に示す。 → サイトはこちら


    13ヵ月の移動平均で、緑,青,赤はそれぞれ1996年以降の太陽全体,北半球,南半球の黒点相対数である。
    点線 (黒) は過去の周期における黒点相対数を、その極小を1996年に揃えてプロットしたものだ。
    黒点相対数が小さいときの変化を見やすくするため、グラフ縦軸の目盛りは小さい数を拡大して見せるような不等間隔になっている。

    前の太陽活動サイクルから今サイクルにかけての極小は、極小になった時の黒点相対数の値が特に小さくその時期も遅れた。
    極小の時期が遅くなったことにより、前回の太陽活動第23周期は平均よりも長く12年以上継続したサイクルになった。
    常田さんが心配した理由の一つがこれだ。
    そして今回のサイクルは、前回よりさらに活動が低調だったようだ。



    [極域の磁場]

    太陽の極域の磁場は、活動周期と同じ11年周期で反転するそうだ。
    それを知った時はとても驚いた。
    極大期の時に入れ替わるそうだ。
    第24周期が始まったときは、北極がS極で南極がN極だった。

    2012年1月には、予想より1年ほど早く、S極だった北極の磁場がゼロの状態に近づいているのが観測された。
    しかし、南極の磁場はN極のまま変化が見られなかった。
    そして2012年の秋以降、北極がN極になりつつあるのが観測された。
    そのため、近い将来には南北の両方がN極になる四重極構造になるのではと予想された。


         画像は、科学衛星「ひので」のサイトからお借りしました。 → こちら


    ではその後、どうなったのだろう?

    2016年の天文月報に以下のような報告を見つけた。
    現在の太陽活動周期は、南北両半球での非対称性が強い。
    北極域の極性反転が先行し、2013年−2014年の間は南北両極域がN極の状態になった。
    しかし、北極域の磁場強度はほぼゼロ近くで推移したため、南北四重極磁場構造が優位になる状態には発展しなかった。
    一方で南極は急速に極性反転が進んだ。
    別の見方をすると、太陽の南北双極子磁場の形成が停滞している状態であると捉えることもできる。


    そしてさらに、国立天文台の太陽観測科学プロジェクトのウェブサイトで、最近の状況を見つけた。
    「2019年8月の太陽活動」に載っていた図を示す。
     


    三鷹での黒点相対数と米国の Wilcox Solar Observatory で1976年以降観測が継続されている南北両極域磁場のデータを並べてある。
    赤色の実線は北極域磁場の強さを、青色の破線は南極域磁場の強さである。
    青色と黄色の網掛け部分はそれぞれ黒点が少ない時期(極小期)と多い時期(極大期)を示している。

    結局、四重極構造にはならずに通常の磁場構造(双極子磁場) になったようである。



    なお、極域磁場の反転現象は以下のように起こり、私が思っていたイメージとはだいぶ違うようだ。
    太陽活動が上昇するにつれて、もともと極域にある磁場とは逆極性の磁束が、黒点が現れた低緯度領域から運ばれる。
    その結果、もともと極域にある磁束を相殺していくにつれて、単一極性領域が狭くなり平均磁場強度も下がっていく。
    太陽活動極大期の前後には単一極性の領域は姿を消し、平均磁場強度がほぼゼロの状態になる。
    その後太陽活動が低下する段階でも磁束の輸送が継続し、逆極性の磁場の単一極性領域が形成され広がる。
    極小期に再び領域の大きさと平均磁場強度が極大になる.

    ??? 私は、極域磁場の反転現象は理解できていない。


    また、太陽観測衛星「ひので」によって極域の磁場の描像が大きく変わったそうだ。
    従来は極域付近は一様な弱い磁場(〜10ガウス)で覆われていると考えられていた。
    それが、黒点並みの強さの斑点状の磁場が極域全域に存在していることが分かったのだ。
    それらは、大きさが小さく、かつ寿命が短く(10時間程度)、形状が不規則だという。

    極域の磁場は、太陽全体の磁場の強さを決定づける種になっていて、ある周期の太陽がどれくらい活発になるかを決めるカギを握っているそうだ。



    太陽の様々な現象は、そのほとんど全てに磁場が絡んでいる。
    電磁気学は苦手なのだが、何とか頑張ってみよう。



    参考図書
      ・「太陽に何が起きているか」、常田佐久、文春新書、2013年











    2020.07.30 Thursday

    しばらく「宇宙物理学」のブログになります

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      宇宙物理学(特に宇宙論の分野)では、観測と理論の両面における近年の進歩は驚くばかりです。

      学生の頃から「宇宙論」が好きだったので、10年ほど前から勉強を始めたのですが、最初は一般向けの本でも最後まで読むことすらできませんでした。
      途中で頭が拒否反応を起こしてしまうのです。
      そんな中でブログで始めた「宇宙物理学シリーズ」も、すぐに挫折してしまう始末でした。

      その後は、いつかは再開しようと、諦めずに勉強を続けていました。
      今年はいろいろなことを自粛したので、その分だけ集中できたようです。

           本音を言えば、夜遊びしたいですねえ。
           旬の頃のネオワイズ彗星(C/2020 F3)も見たかったです。


      というわけで、そろそろ始めようと思います。
      でも再開ではなく、最初からやり直しということにします。

      また途中で挫折してしまうかもしれませんが、(特に)頭の老化が進まないように、自分の尻を叩いて頑張りたいです。





      [注意事項]

      何しろ私は素人ですので、そのつもりでお付き合い下さい。


      私の理解が間違っているかもしれません。
      特に基礎理論や最近の宇宙論は、常識や直観などから大きくかけ離れたものが多くなっています。
      そのため描像を適切にイメージするのが難しく、ついついイメージしやすいものに置き換えてしまいがちです。
      また理解できないままに、書籍の記述をそのまま使ってしまうこともあります。
      すると気がつかないうちに、話の一貫性が崩れてしまっていることがあるかもしれません。


      内容が偏っているかもしれません。
      一般向けの本を読んで勉強しているので、そういう本が出版されないときっかけが得られません。
      そのために、取り上げる内容に関しては、どうしても本がたくさん書かれている分野に偏ってしまいます。
      また特に発展途上の分野では、いろいろな考えが切磋琢磨し合っています。
      すると一般向けの本を書いて下さる研究者の考えに偏ってしまうということもあるかと思います。


      理論などは最新のものではないかもしれません。
      研究者が一般向けの本を書いてくれて、研究内容が私たちの目に触れるようになるまでにはかなりの時間がかかります。
      また翻訳本の場合は、翻訳の作業がさらに加わります。
      そして私が本を読むのが出版直後とは限りません。


      参考図書の年表記に関して
      上記のこともあって、参考図書の情報は以下のようにしています。
        ・翻訳本などでは「Copyright」の年を用いる。
        ・「まえがき」や「あとがき」で記載されている年を用いる。
        ・それ以外は最初の発行の年を用いる。


      理解できていないことに関して
      理解できていないことは「宿題」としてはっきりさせておこうと思います。



      それでは。











      2020.07.02 Thursday

      我が家の猫のフード事情

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        我が家には猫が3匹います。


        空(くう) (もうすぐ11歳)
         

        以前は、ドライフードをよく食べていて、フードに関して悩むことはありませんでした。
        フードを出すと、半分ほど食べて、あとは好きな時にちょびちょび食べていました。
        ウェットフードはあまり好きじゃなかったようです。

        2018年の秋頃からときどき吐くようになりました。
        病院でいろいろ調べてもらったところ、好酸球性胃腸炎と診断されました。
        ステロイドの錠剤が処方され、自宅で飲ませます。
        まずは毎日1錠飲ませ、様子を見て半錠にしてと、減らしていきます。
         

        猫に錠剤を呑ます時は、思い切りが必要です。
        手加減せずに、口を上向きに開けさせて、のどの奥に落とし込みます。
        後は口を閉じさせて、のどを少しさすってやれば、呑み込みます。
        空(くう)は、かなりの確率で成功します。
        でも最初に飼ったごん太は、一筋縄ではいきませんでした。
        呑んだふりをしておいて、上手にペッと吐き出すのです。

        その後も頻繁に吐くようになると、ステロイドを飲ませています。


        吐くのは夜中過ぎから明け方が多くて、主に胃液のようです。
        胃が空っぽになるのがよくないのかなあ?
        そこで、その時間にウェットフードを食べさせることにしました。
        2019年1月から続けていますが、少しは効果があったようです。
        眠くてどうしても起きれなかったときは、やはり吐いてしまうことが多いのです。

        最初は私が夜中過ぎに目を覚ましたときに食べさせていました。
        でもそのうちに、空(くう)に起こされるようになりました。
        しかもドライフードよりもウェットフードが好きになったようで、昼間も催促されます。
        ウェットフードは出しっぱなしにできないので、食事の回数がとても多くなっています。


        シロ (2歳半)
         

        シロも、以前はドライフードをよく食べて、フードに関して悩むことはありませんでした。

        でも、空(くう)と一緒にウェットフードを食べるようになってから好みが変わったようです。
        シロはフードファイターです。
        食べるのがとても早くて、ときどき吐き戻してしまいます。
        このこともあって、1回の量を少なめにして、回数を多くしています。
        ようやく最近は少し落ち着いてきたようです。
        また自分の分がまだ残っているのに、他の皿に顔を突っ込もうとするのですよね。
        食事中は目が離せません。

        空(くう)もシロも、よく食べていたウェットフードを突然食べなくなります。
        飽きてくるのですかね。
        しばらく経つと、また食べるようになるのですが、、、。
        でもウェットフードは総合栄養食のものが少ないのです。
        仕方がないので、一般食のものも食べさせています。
        こうして猫はどんどんグルメになってしまうのです(苦笑)。


        グレ (2歳半)
         

        グレはちょっと変わっています。
        ウェットフードを準備し始めると、皆と一緒に集まってきます。
        でもいつの間にか、どこかへ行ってしまうのです。
        探し出して、目の前に皿を置いても、食べないことが多いのです。
        ウェットフードが好きじゃないのかなあ?

        ドライフードはよく食べます。
        でもお腹が空くと私のところに来て、まとわりつくのです。
        どうも私に食べさせてもらいたいようです。
        しかもいろいろな形が混ざっているなかで、特定のものが好きなようです。
        まったく手間が掛かるやつです。





        「たかが猫のごはん、されど猫のごはん」

        元気でしっかり食べてくれると嬉しいものです。

        でも、睡眠がこま切れになっているせいか、いつも眠いです。
        夜になるとすぐに眠くなってしまうので、なかなか夜遊びに出かける気にもなりません。











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