マウンダー極小期

マウンダー極小期は「長期黒点極小期」としても知られ、1645年から1715年頃の太陽黒点が極めて稀になった時期である。極小期の1672年から1699年の28年間に観測された太陽黒点は50個未満であった。これは、現代で同様の期間に見られる典型的な4万～5万個の太陽黒点とは対照的である。^[1]

マウンダー極小期は、1887年と1889年の出版物でグスタフ・シュペーラーによって初めて言及され、その研究はロンドンの王立天文学会に伝えられ、その後、太陽黒点の緯度が時間とともにどのように変化するかを研究した太陽天文学者のエドワード・ウォルター・マウンダー（1851–1928）とその妻アニー・ラッセル・マウンダー（1868–1947）によって拡張されました。エドワード・マウンダーの名前で1890年^[2]と1894年に^{[3] 2つの論文が出版され、彼は}グスタフ・シュペーラーが書いた以前の2つの論文を引用しました。^{[4] [5]}アニー・マウンダーは大学の学位を取得していなかったため、当時の規制により彼女の貢献は公的に認められませんでした。^[6]マウンダー極小期という用語は、1976年に画期的な論文をサイエンス誌に発表したジョン・A・エディ^[7]によって普及しました。 ^[8]

マウンダー極小期は、ヨーロッパの気温が平均より低かった長い期間（ 1300年頃～  1850 年頃）である小氷期に発生しました。 ^[9]太陽活動の低下が気候の寒冷化に寄与した可能性がありますが、寒冷化は太陽極小期より前から始まっており、その主な原因は火山活動であると考えられています。^[10]

マウンダー極小期は1645年から1715年にかけて起こり、この時期には太陽黒点はほとんど観測されなかった。^[11]これは観測不足によるものではなく、17世紀にはジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニがパリ天文台で天文学者ジャン・ピカールとフィリップ・ド・ラ・イルの協力を得て太陽観測の体系的なプログラムを実施した。ヨハネス・ヘヴェリウスも独自に観測を行った。以下は、10年ごとに記録された太陽黒点の総数である（ウルフ数は省略）。^[11]

マウンダー極小期には、十分な数の太陽黒点が観測されたため、その数から 11 年周期を判定することができました。極大期は 1676 ～ 1677 年、1684 年、1695 年、1705 年、1718 年に発生しました。その後、太陽黒点の活動は南半球に集中しましたが、最後の周期では太陽黒点が北半球に現れました。シュペーラーの法則によると、黒点は周期の開始時に高緯度に現れ、その後低緯度に移動して、太陽活動極大期には平均緯度 15° 程度になります。その後、平均は低下し続け、約 7° まで下がり、その後、古い周期の黒点が消える一方で、新しい周期の黒点が高緯度に再び現れ始めます。これらの黒点の視認性は、さまざまな緯度での太陽表面の自転速度によっても影響を受けます。

黄道からの観測により、視認性は多少影響を受けます。黄道は太陽の赤道面（緯度 0°）から 7° 傾いています。

ジョン・A・エディは、非常に影響力のある論文^{[8]で、マウンダー極小期の} 日食について論じた。 1652年、1706年、1715年の出来事の目撃証言の文章から、彼は、マウンダー極小期には太陽コロナは強度が弱く、構造化されていなかったと結論付けた。しかし、これらの出来事のグラフィック証拠は手に入らなかった。これらの出来事を描いた政治漫画や硬貨やメダルはいくつかあったが、これらは実際に出来事を目撃した観察者によって描かれたものではないことはほぼ確実である。1706年の出来事の目撃者によって2枚の版画が作られたが、これらは商業的な理由で作られたものであり、訓練を受けた天文学者によって作られたものではない。その後、2012年にベルリン州立図書館のマルクス・ハインツは、存在は知られていたが失われたと思われていた1706年の日食の絵画2枚を発見した。これらは、訓練を受けた有能な天文学者で観測者のマリア・クララ・アイマートによって描かれたものです。彼女はニュルンベルク城の城壁の稜堡に設置された天文台の所長の娘でした。この絵は、ヨハン・フィリップ・ヴュルツェルバウ（同じくニュルンベルク）によるこの出来事の詳細な文章による説明や、フランスの数学者で地図製作者のジャン・ド・クラピエス、そしてモンペリエのバボテ塔から同じ出来事を観測した天文学者のフランソワ・ド・プランタードによるこの出来事の詳細な文章による説明と非常によく一致していました。^[12]これは、マウンダー極小期にはコロナが弱く構造がないというエディの結論を裏付けるものであり、磁場によって秩序立ったKコロナが検出されず、低コロナ磁束に対してモデル化されているという、構造のないFコロナのシミュレーションとも一致していました。 ^[13] マウンダー極小期のコロナのこれらの観測と、1715年の出来事の時までにKコロナが部分的に復活した経緯については、早川らが詳しく論じています。 （2020年）。^[12]

マウンダー極小期は、ヨーロッパと北アメリカが例年よりも気温が低かった小氷期の中期とほぼ一致している。しかし、因果関係があるかどうかはまだ評価中である。 ^[17]小氷期の原因に関する現在の最善の仮説は、火山活動の結果であるというものである。^{[18] [19]} 小氷期の始まりはマウンダー極小期の始まるかなり前にも起こっており、^[18]マウンダー極小期の北半球の気温は、それ以前の80年間とそれほど変わらなかったため、^[20]太陽活動の低下が小氷期の主な原因ではなかったことが示唆されている。

太陽黒点活動の低下とイングランドの寒い冬の相関関係は、現存する最長の地表温度記録である中央イングランド気温記録を用いて分析された。^{[21]このことの潜在的な説明は、NASAの}太陽放射・気候実験による観測によって提示されており、太陽の紫外線出力は科学者がこれまで考えていたよりも太陽周期の過程で大きく変動することを示唆している。^{[22] 2011年の研究では、太陽活動の低下は}ジェット気流の挙動に関連しており、その結果、一部の地域（南ヨーロッパとカナダ/グリーンランド）では冬が穏やかで、他の地域（北ヨーロッパと米国）では冬が寒くなることが判明した。^[23]ヨーロッパでは非常に寒い冬の例としては、1683～84年、1694～95年、1708～09年の冬がある。^[24]

過去の太陽活動は、炭素14やベリリウム10など、さまざまなプロキシによって記録されている可能性があります。^[25]これらは、マウンダー極小期に太陽活動が低下したことを示している。1サイクルで炭素14の生成をもたらす変化の規模は小さく（媒体の存在量の約1％）、考古学的遺物の年代を決定するために放射性炭素年代測定を使用するときに考慮に入れることができます。氷床や樹木の年輪などの地上の貯蔵庫に保存されているベリリウム10と炭素14の宇宙線生成同位体存在量記録の解釈は、地磁気嵐活動に関する歴史的データに基づく太陽と太陽圏の磁場の再構築によって大きく支援されており、これは、使用可能な宇宙線生成同位体データの終了と現代の宇宙船データの開始の間の時間的ギャップを埋めています。^{[26] [27]}

他にも、直接または宇宙線同位体の分析によって、歴史上の黒点極小期が発見されている。これらには、シュペーラー極小期（1450～1540年）や、それほど顕著ではないがダルトン極小期（1790～1820年）などがある。2012年の研究では、湖沼堆積物中の炭素14の分析によって黒点極小期が検出された。^[28] 過去8,000年間に合計18回の黒点極小期があったとみられ、研究によると、現在太陽は最大で4分の1の時間をこれらの極小期に費やしている。

ジョン・フラムスティードの絵の分析に基づく論文では、太陽の表面の自転はマウンダー極小期（1684年）に遅くなったと示唆している。^[29]

マウンダー極小期には、オーロラは一見正常に、規則的な十年周期で観測されていた。^{[30] [31]}これはいくぶん意外なことである。なぜなら、後期の、それほど深くないダルトン黒点極小期は、少なくとも低地磁気緯度では、オーロラ発生頻度に明らかに見られるからである。^[32] 地磁気緯度はオーロラ発生の重要な要因であるため（低緯度のオーロラはより高いレベルの太陽地球活動を必要とする）、人口移動や、以前の日付の特定の磁気緯度での信頼できるオーロラ観測者の数に影響を与えた可能性のある他の要因を考慮することが重要になる。^[33]マウンダー極小期の十年周期は、ベリリウム10宇宙線生成同位体（炭素14とは異なり、年間解像度で研究できる）の存在量にも見られるが、 ^[34]これらは残存黒点活動と逆位相であるように思われる。太陽の磁束の減少について、太陽周期の観点から説明する説が2012年に提案された。^[35]

マウンダー極小期に関する基礎的な論文は、「シュペーラー極小期、マウンダー極小期、ドルトン極小期に関するケーススタディ」に掲載されている。^[36]

• 地球温暖化
• 太陽活動極小期
• 星黒点マウンダー極小期

• Luterbach, J.; et al. (2001). 「後期マウンダー極小期 (1675–1715) – ヨーロッパにおける 10 年規模の気候変動を研究するための重要な時期」.気候変動. 49 (4): 441–462. doi :10.1023/A:1010667524422. S2CID  151098779.
• スーン、ウィリー・ウェイホック、ヤスケル、スティーブン・H. (2003)。マウンダー極小期と変化する太陽と地球の関係。リバーエッジ、ニュージャージー：ワールドサイエンティフィック。ISBN 978-981-238-275-7。
• 太陽に何が起きたのか？（何もない）
• 2012年5月に太陽の極が四極になる（ひので）
• Barnard, L.; et al. (2011). 「宇宙の気候変動の予測」. Geophys. Res. Lett . 38 (16): L16103. Bibcode :2011GeoRL..3816103B. doi : 10.1029/2011GL048489 .

• HistoricalClimatology.com、その他のリンクとリソース、2014 年更新
• 気候歴史ネットワーク、歴史気候学者のネットワーク、2014 年更新