第15章太陽――ありふれた恒星The Sun: A Garden-Variety Star

The edge of the Sun doesn’t have to be absolutely sharp in order to look that way to us. It just has to go from being transparent to being completely opaque in a distance that is smaller than your eye can resolve. Remember from Astronomical Instruments that the ability to resolve detail depends on the size of the telescope’s aperture. The pupil of your eye is very small relative to the size of a telescope and therefore is very limited in the amount of detail you can see. In fact, your eye cannot see details that are smaller than 1/30 of the diameter of the Sun (about 1 arcminute). Nearly all the light from the Sun emerges from a layer that is only about 400 km thick. What fraction is this of the diameter of the Sun? How does this compare with the ability of the human eye to resolve detail? Suppose we could see light emerging directly from a layer that was 300,000 km thick. Would the Sun appear to have a sharp edge?

太陽の縁は、私たちにくっきり見えるために、実際に完全に鋭い境界である必要はない。透明な状態から完全に不透明な状態へ、目で見分けられるより短い距離の中で変わればよい。「天文学の観測装置」で学んだように、細部を見分ける能力は望遠鏡の口径によって決まる。目の瞳孔は望遠鏡に比べて非常に小さいため、見える細部は大きく制限される。実際、目では太陽の直径の30分の1、角度で約1分角より小さな細部は見えない。太陽の光のほぼすべては、厚さがわずか約400 kmの層から出てくる。この厚さは太陽の直径のどれくらいの割合か。人の目が細部を見分ける能力と比べるとどうか。厚さ300,000 kmの層から直接出てくる光が見えるとしたら、太陽の縁はくっきり見えるだろうか。

Show that the statement that 92% of the Sun’s atoms are hydrogen is consistent with the statement that 73% of the Sun’s mass is made up of hydrogen, as found in Table 15.2. (Hint: Make the simplifying assumption, which is nearly correct, that the Sun is made up entirely of hydrogen and helium.)

表15.2に示す「太陽の原子の92%は水素である」という記述と、「太陽の質量の73%は水素からなる」という記述が両立することを示そう。ヒント：太陽は水素とヘリウムだけからできているという、単純化した仮定を置く。これはほぼ正しい仮定である。

From Doppler shifts of the spectral lines in the light coming from the east and west edges of the Sun, astronomers find that the radial velocities of the two edges differ by about 4 km/s, meaning that the Sun’s rotation rate is 2 km/s. Find the approximate period of rotation of the Sun in days. The circumference of a sphere is given by $2\pi R$, where $R$ is the radius of the sphere.

太陽の東縁と西縁から来る光のスペクトル線のドップラー偏移を調べると、両端の視線速度は約4 km/s違うことがわかる。つまり太陽の自転の速さは2 km/sである。太陽のおよその自転周期を日数で求めよう。球の円周は$2\pi R$で与えられる。ここで$R$は球の半径である。

Assuming an average sunspot cycle of 11 years, how many revolutions does the equator of the Sun make during that one cycle? Do higher latitudes make more or fewer revolutions compared to the equator?

黒点周期を平均11年とすると、その1周期の間に太陽の赤道は何回転するか。高緯度の部分の回転数は、赤道より多いか少ないか。

This chapter gives the average sunspot cycle as 11 years. Verify this using Figure 15.26.

この章では平均の黒点周期を11年としている。図15.26を使って確かめよう。

The escape velocity from any astronomical object can be calculated as $v_{\text{escape}}=\sqrt{2GM\text{/}R}$. Using the data in Appendix E, calculate the escape velocity from the photosphere of the Sun. Since coronal mass ejections escape from the corona, would the escape velocity from there be more or less than from the photosphere?

どの天体についても、脱出速度は$v_{\text{脱出}}=\sqrt{2GM\text{/}R}$で計算できる。付録Eのデータを使い、太陽の光球からの脱出速度を求めよう。コロナ質量放出はコロナから脱出するが、そこからの脱出速度は光球からの値より大きいだろうか、小さいだろうか。

Suppose you observe a major solar flare while astronauts are orbiting Earth. Use the data in the text to calculate how long it will before the charged particles ejected from the Sun during the flare reach them.

宇宙飛行士が地球を周回しているときに、大きな太陽フレアを観測したとしよう。本文のデータを使い、フレアの際に太陽から放出された荷電粒子が、宇宙飛行士のところに届くまでの時間を計算しよう。

Suppose an eruptive prominence rises at a speed of 150 km/s. If it does not change speed, how far from the photosphere will it extend after 3 hours? How does this distance compare with the diameter of Earth?

噴出型プロミネンスが150 km/sの速さで上昇するとしよう。速さが変わらなければ、3時間後には光球からどれほど遠くまで伸びるか。その距離を地球の直径と比較しよう。

From the information in Figure 15.21, estimate the speed with which the particles in the CME in parts (c) and (d) are moving away from the Sun.

図15.21の情報から、（c）と（d）のCMEの粒子が太陽から遠ざかる速さを見積もろう。