はじめに
空気塊くん
太陽系の代表する星といえば、やっぱり太陽だね
太陽は太陽系を代表する天体です。
太陽系のほとんどの質量は太陽が占めています。
太陽の概観
空気塊くん
次に太陽の概観を説明するよ
図「太陽の概観」太陽の大きさ
太陽の半径は約70万㎞です。
うさぎさん
地球の半径は約6400㎞だから
空気塊くん
太陽の半径は地球の約100倍（109倍）だね
空気塊くん
へー
空気塊くん
木星の半径は地球の約10倍だから、太陽系のスケールは地球の10倍が木星で、木星の10倍が太陽だと理解するといいよ
うさぎさん
了解です
光球
光球とは太陽表面の、私たちが観測している光を出している部分。温度は約5800K
空気塊くん
太陽を描いてって言われると丸い形を描くよね
うさぎさん
うん
空気塊くん
その輪郭が光球だよ
光球豆知識
光球のは外側ほど、温度の低い部分から光が出ていることになるので、暗くなる。この現象を周辺減光という。
粒状斑
光球面に見られる粒々の模様。ガスの対流を上から見たもの。
空気塊くん
粒状斑はガスの対流を表しているよ
うさぎさん
ガスの対流？
空気塊くん
内部の熱が外側に移動しようとして表面で冷やされた部分が内部に移動しようとする動きだよ。お味噌汁の表面を観察したときに同じような動きが見られるよ。
黒点
太陽の表面に黒い点があることがあります。これを黒点といいます。
うさぎさん
黒点知ってる
空気塊くん
黒点は周囲よりも温度が数千度低いよ
彩層
光球の外側に広がっているピンク色の薄い層を彩層といいます。
空気塊くん
普段は光球が明るすぎで見えないよ
コロナ
彩層の外側に広がっている希薄な層。温度は約200万K
プロミネンス
彩層からコロナ中に吹き出しているガスで太陽の縁に見られたもののこと。
光球面上では暗いすじであるフィラメントとして見える
空気塊くん
プロミネンスは日本語で紅炎ともいうよ
太陽のエネルギー源
図「核融合反応」太陽の中心では核融合反応が起こっています。これは簡単に言うと、超高温・超高密度な太陽の中心で激しく動く４つの水素原子が衝突し合って、１つのヘリウム原子ができる反応です。
空気塊くん
このとき不思議なことが起きて、４つの水素原子よりも、１つのヘリウム原子のほうがほんの少しだけ軽くなるよ
うさぎさん
なんで軽くなるの？
空気塊くん
質量がエネルギーに変換されたから、質量が減って軽くなるよ
うさぎさん
そんなことあるんだ
空気塊くん
それが太陽のエネルギー源だよ。質量とエネルギーの関係を表したのがアインシュタインの有名な次の式だよ
図「アインシュタインが考えたすごい式」うさぎさん
この式見たことある！
空気塊くん
多分世界一有名な式だね。相対性理論から導きだされたよ
この式を見てもわかるように少しの質量で莫大なエネルギーが発生します。
これが太陽のエネルギー源です。
空気塊くん
実際に１gの質量がエネルギーに変換されるとどれくらいのエネルギー量になるのかを計算してみよう
うさぎさん
エネルギーと質量の関係式はこれだよね
$${E}=m\times{c}^2$$
空気塊くん
そうだね。まず決まっている定数の光速を表すcは、次の値だよ
$${c}=30万km/秒=3\times{10}^{8}m/秒$$
うさぎさん
光は１秒で30万㎞も進むんだね
1gはkgに変換して0.001kgとします。
うさぎさん
これをエネルギーと質量の関係式に代入するんだね
空気塊くん
そうそう。計算すると、1gの質量は90兆J（$$9\times{10}^{13}J$$）になるよ。
うさぎさん
90兆J！？桁が大きすぎてどれくらいかイメージわかないね
空気塊くん
少しの質量でも、とてつもないエネルギーを持っているんだよ
