太陽系と天体の運動（知識）の問題
ある日、太陽面の大きな黒点群の付近で、大規模なフレアが観測された。このフレアと、それにともなって地球で起こる現象について述べた文として適当なものを、次のア〜カからすべて選べ。
- ア フレアにともなって強い X 線や紫外線が放射され、地球の昼側の電離層が乱されて、短波の無線通信が途絶えることがある。
- イ フレアにともなって放出された大量の荷電粒子は光と同じ速さで進むため、フレアの観測から約 8 分後には地球で磁気嵐が始まる。
- ウ フレアにともなって放出された荷電粒子が地球の磁気圏に流れ込むと、オーロラがふだんより低い緯度の地域でも見られることがある。
- エ フレアは、黒点の数が少ない時期（太陽活動の極小期）に多く発生する傾向がある。
- オ フレアは、黒点付近の磁場にたくわえられたエネルギーが、短時間のうちに解放されることで起こると考えられている。
- カ フレアが起こっている領域は、黒点と同じように周囲より温度が低いため、Hα 線で観測すると周囲より暗く見える。
この問題で使うもの
- 太陽の活動と地球への影響（説明と入口の問題）
- 太陽の構造と黒点（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（3 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
フレアの正体（何のエネルギーが解放される現象か）と、フレアから地球に届くもの（電磁波と荷電粒子）を区別して考えよう。
ヒント 2
電磁波（X 線・紫外線）は約 8 分で地球に届き、昼側の電離層に影響する。一方、荷電粒子は光より遅く、地球到達まで 1〜数日かかる。また、フレアは黒点の多い時期に多く、周囲より明るく輝く現象である。
ヒント 3
黒点数と発生頻度の関係、フレアの明るさ、荷電粒子の速さに注目すると、イ・エ・カのうち少なくとも 1 つは確実に誤りと判断できる。残りの選択肢を 1 つずつ確かめよう。
答えと解説
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ア, ウ, オ
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解説を読む
フレアは、黒点群の付近の彩層やコロナで、磁場にたくわえられたエネルギーが短時間に解放されて起こる爆発現象である。各選択肢を検討する。
- ア 正しい。フレアでは強い X 線や紫外線が放射され、光の速さで約 8 分後に地球に届く。これにより太陽光の当たっている昼側の電離層が乱され、短波通信が途絶えることがある（デリンジャー現象）。
- イ 誤り。荷電粒子（電子や陽子など）は質量をもち、光より遅い。フレアやコロナからの大量の荷電粒子（プラズマ）が地球に到達して磁気嵐を起こすのは、ふつうフレアの 1〜数日後である。「光と同じ速さで進む」「約 8 分後に磁気嵐が始まる」が誤り。
- ウ 正しい。太陽から放出された荷電粒子が地球の磁気圏に流れ込むと、磁気嵐が起こり、オーロラの活動が活発になる。オーロラは通常、高緯度地方（オーロラ帯）で見られるが、大規模な太陽活動のときにはふだんより低緯度でも見られることがある。
- エ 誤り。フレアは黒点の多い時期（太陽活動の極大期）に多く発生する。黒点数は約 11 年の周期で増減し、極大期に太陽活動が活発になる。
- オ 正しい。黒点は強い磁場をもつ領域であり、フレアはその付近の磁場のエネルギーが急激に解放される現象と考えられている。
- カ 誤り。黒点は周囲の光球より温度が低いため暗く見えるが、フレアは逆に、加熱されて Hα 線や X 線で周囲より明るく輝く現象である。
よって、適当なものは ア, ウ, オ である。
別解
各選択肢を検討する。
ア：正しい。フレアにともなう強いX線・紫外線で地球の昼側の電離層（D層など）が乱され、デリンジャー現象（短波通信の障害）が起こる。
イ：誤り。光と同じ速さで約8分後に地球に届くのはX線・紫外線などの電磁波である。荷電粒子（太陽風・コロナ質量放出）の到達には1〜数日かかる。磁気嵐が約8分後に始まるわけではない。
ウ：正しい。放出された荷電粒子が磁気圏に流れ込むと、低緯度オーロラが見られることがある。
エ：誤り。フレアは黒点が多い太陽活動の極大期に多く発生する。
オ：正しい。フレアは黒点付近の磁場に蓄えられたエネルギーが磁気リコネクションなどで短時間に解放される現象と考えられている。
カ：誤り。フレアは周囲より高温で明るく、Hα線で観測すると周囲より明るく見える。
よって正しいのはア、ウ、オ。