太陽の回転

太陽の自転は緯度によって異なります。太陽は固体ではなく、ガスプラズマで構成されています。緯度が異なれば、自転周期も異なります。この差動自転の原因は、太陽天文学における現在の研究分野です。^[1]表面自転速度は赤道（緯度φ = 0° ）で最も速く、緯度が増すにつれて遅くなることが観測されています。太陽の自転周期は、赤道では 25.67 日、緯度 75 度では 33.40 日です。^[2]

この記事が読み込まれた時点、2024年12月19日 22:31:59 ( UTC ) のCarrington ローテーション^{[明確化が必要]は CR2292 でした。}

光球の差動回転速度は次の式で近似できます。

${\displaystyle \omega =A+B\,\sin ^{2}(\varphi )+C\,\sin ^{4}(\varphi )}$

ここで、は1日あたりの角速度、は太陽の緯度、Aは赤道での角速度、B、Cは緯度が増加するにつれて速度が減少することを制御する定数です。A、B、Cの値は、測定に使用された技術と調査期間によって異なります。^[3]現在受け入れられている平均値のセット^[4]は次のとおりです。 ${\displaystyle \omega}$${\displaystyle \varphi}$

${\displaystyle A=14.713\pm 0.0491\ ^{\circ }/{\text{日}}}$

${\displaystyle B=-2.396\pm 0.188\ ^{\circ }/{\text{日}}}$

${\displaystyle C=-1.787\pm 0.253\ ^{\circ }/{\text{日}}}$

赤道上では、太陽の自転周期は 24.47 日です。これは恒星自転周期と呼ばれ、 26.24 日の朔望自転周期と混同しないでください。朔望自転周期は、太陽上の固定された特徴が地球から見たのと同じ見かけの位置まで回転するのにかかる時間です(地球の公転軌道は太陽の自転と同じ方向です)。朔望周期の方が長いのは、太陽は恒星周期に加えて、地球が太陽の周りを公転するため余分な時間だけ自転する必要があるためです。天体物理学の文献では通常、赤道自転周期は使用されず、代わりにキャリントン自転の定義、つまり 27.2753 日の朔望自転周期または 25.38 日の恒星周期が使用されることに注意してください。この選択された周期は、北緯または南緯 26 度の順行自転にほぼ相当し、これは太陽黒点の典型的な緯度および対応する周期的な太陽活動と一致しています。太陽を「北」（地球の北極の上）から見ると、太陽の自転は反時計回り（東向き）です。春分時に 地球の北極に立っている人にとっては、太陽黒点は太陽の表面を左から右に動いているように見えます。

ストーニーハースト太陽座標では、太陽面の左側は東、右側は西と呼ばれます。したがって、太陽黒点は太陽面を東から西へ移動すると言われています。

バーテルス自転番号は、地球から見た太陽の見かけの自転に番号を付けるシリアル カウントであり、太陽活動の特定の繰り返しパターンまたは変化パターンを追跡するために使用されます。この目的のため、各自転の長さはちょうど 27 日で、これは朔望のカリントン自転速度に近いものです。ジュリアス バーテルスは、自転の 1 日目として 1832 年 2 月 8 日を任意に割り当てました。シリアル番号は、太陽および地球物理学的パラメータの繰り返し周期を示す一種のカレンダーとして機能します。

カリントン回転は、一定期間にわたる太陽の位置を比較するシステムであり、太陽黒点群の追跡や、後日の噴火の再出現を可能にします。

太陽の自転は緯度、深さ、時間によって変化するため、このようなシステムは必然的に恣意的であり、中程度の期間の比較にのみ意味があります。太陽の自転は、カリントン自転の目的で 27.2753 日とされています (以下を参照)。この方式では、太陽の各自転に、1853 年 11 月 9 日から始まるカリントン自転番号と呼ばれる固有の番号が与えられます。(バーテルズ自転番号^[5]は、1832 年 2 月 8 日から始まる、正確に 27 日の周期を使用する同様の番号付け方式です。)

太陽の特徴の太陽経度は、通常、太陽と地球の放射状線が交差する中央子午線に対する角度距離を指します。同じ特徴の「キャリントン経度」は、リチャード・クリストファー・キャリントンによって最初に定義された、想像上の固定回転の任意の固定基準点を指します。

キャリントンは 1850 年代に低緯度の太陽黒点から太陽の自転速度を決定し、恒星自転周期を 25.38 日としました。恒星自転は恒星を基準として測定されますが、地球は太陽の周りを回っているため、この周期は 27.2753 日とみなされます。

太陽黒点の経度を水平に、時間を垂直にとった図を作成できます。経度は、中央子午線を横切る時間で測定され、カリントン回転に基づいています。各回転では、前の回転の下にプロットされ、ほとんどの太陽黒点またはその他の現象は、前の回転での同じ現象の真下に再び現れます。長期間にわたって、左または右にわずかにドリフトする場合があります。

バーテルスの「ミュージカル ダイアグラム」やコンデグラム スパイラル プロットは、太陽表面で発生するさまざまな現象のおよそ 27 日周期を表現するための別の手法です。

キャリントン氏による新しい太陽の朔望回帰数の開始日。

回転定数は、太陽表面のさまざまな特徴 (「トレーサー」) の動きを測定することによって測定されています。最初に使用され、最も広く使用されているトレーサーは太陽黒点です。太陽黒点は古代から観測されていましたが、望遠鏡が使用されるようになって初めて、太陽とともに回転することが観測され、太陽の自転周期を定義できるようになりました。英国の学者トーマス・ハリオットは、1610 年 12 月 8 日のノートに描かれた図から、おそらく望遠鏡で太陽黒点を初めて観測した人物であり、最初に公表された観測 (1611 年 6 月) は、ヨハネス・ファブリキウスによるもので、「太陽で観測された黒点と太陽による見かけの回転に関する説明」と題されています。ファブリキウスは、数か月間黒点を体系的に観測し、太陽面を横切る黒点の動きも記録していました。これは、太陽の自転の最初の観測証拠であると考えられます。クリストフ・シャイナー（「ローザ・ウルシネ・シヴ・ソリス」第 4 巻第 2 部、1630 年）は、太陽の赤道回転速度を初めて測定し、高緯度での回転が遅いことに気づいたため、太陽差動回転の発見者とみなすことができます。

それぞれの測定からわずかに異なる答えが得られ、上記の標準偏差（+/- で表示）が導き出される。セント・ジョン（1918）は、おそらく太陽の自転速度の公表結果をまとめた最初の人物であり、異なる年に測定された一連のデータの違いは、個人的な観察や太陽の局所的な擾乱によるものではなく、自転速度の時間的変動によるものだと結論付けた。また、ハブレヒト（1915）は、太陽の両半球が自転速度が異なることを初めて発見した人物である。磁力計データの研究により、他の研究と一致して、赤道で 26.24 日、極でほぼ 38 日の朔望周期が示された。^[6]

太陽の波動振動を研究する日震学が登場するまで、太陽の内部回転についてはほとんど知られていなかった。表面の微分プロファイルは、一定の角運動量を持つ回転する円筒として太陽内部にまで広がっていると考えられていた。^[7]日震学によって、これは事実ではないことがわかり、太陽の回転プロファイルが発見された。表面では、太陽は両極ではゆっくりと、赤道では速く回転する。このプロファイルは、太陽対流層から内部まで、ほぼ放射状の線に沿って広がっている。タコクラインでは、回転が突然、太陽放射層内の固体回転に変わる。^[8]

• 星の差動回転
• 太陽座標系
• 電磁流体力学
• 軌道周期
• タコクリン

• Cox, Arthur N. (編)、Allen's Astrophysical Quantities、第4版、Springer、1999年。
• Javaraiah, J., 2003.「太陽差動回転の長期変動」、Solar Physics、212 (1): 23–49。
• セントジョン、C.、1918年。「太陽の自転問題の現状」、太平洋天文学会出版物、30、319-325。

• キャリントンローテーション開始日 1853–2016
• キャリントンローテーションの開始と終了時刻
• キャリントン回転数