What if the Carrington Event, the largest solar storm ever recorded, happened today?
https://www.livescience.com/carrington-event
チャールズ・Q・チョイ 最終更新日:2024年3月27日
キャリントン現象のような大規模な太陽嵐が今日発生した場合、数年にわたる停電につながる可能性がある。
太陽から地球に向かって噴出するコロナ質量放出のイラスト（画像提供：Getty Images） ジャンプ先
1859年のキャリントン現象
- その原因は？
- 今日ではどのような影響がある？
- 次の発生はいつ？
- 1859年、英国の天文学者リチャード・キャリントンは、太陽の表面で白い光の爆発を見た。
これは、科学者たちが現在「キャリントン現象」と呼んでいるもので、これまで記録された中で最大の太陽嵐である。この現象は、カナダからオーストラリアに至る、極地と赤道付近の空に、北極光と南極光という異常なオーラが見られたこととも関連している。この巨大な太陽の爆発は、パリからボストンにかけての電力供給にも混乱をもたらした。
キャリントン現象は過去の出来事のように思えるかもしれないが、人類が電気への依存度が高まっている今日、キャリントン現象と同等、あるいはそれ以上の現象が地球に襲われた場合、何が起こるのか、多くの懸念がある。
1859年のキャリントン現象
1859 年 9 月 2 日木曜日、ロンドン郊外のレッドヒルで、キャリントンは太陽の黒点として知られる一連の暗い斑点を調査していたところ、後に「約 5 分間にわたる特異な光の爆発」と表現する現象を観測した。
これは、2016年の学術誌『Advances in Space Research』の論文によると、初めて観測され報告された「太陽フレア」だった。
ロンドンにあるキュー天文台の磁気センサーは、その年の8月28日から9月7日にかけて、特に8月28日と9月2日に、地球上で異常な磁気擾乱を検出した。これらの現象は、過去160年間で最も激しいオーロラだった可能性があると、2016年の研究は指摘している。
「光る波が次々と天頂まで巻き上がり、その一部は地上に目に見える影を落とすほどの輝きを放った」と、1859年9月6日のロンドン・タイムズ紙は報じた。
1859年の週刊新聞「ウィークリー・ウェスト」の記事によると、この色鮮やかな現象は、ミズーリ州の人々が真夜中過ぎに大気中の光で読書ができるほど明るく輝いていたそうだ。米国海洋大気庁（NOAA）によると、ロッキー山脈の金鉱夫たちは、曇りの朝に太陽が昇ったと思い、現地時間の午前 1 時に起きてコーヒー、ベーコン、卵の朝食を用意したそうだ。
赤いオーロラは、このような光景だったかもしれない。（画像提供：イラスト：Space.com、オーロラ：Nora Carol/Getty）
通常、北極光と南極光は、地球の極付近に現れる。しかし、キャリントン現象の間は、キューバ、ジャマイカ、パナマなど、熱帯地方でもオーロラが観測された、と2016 年の研究は指摘している。
オーロラは南半球でも観測された。例えば、オーストラリアのモートン湾では、「先週の3日間、日没後に空を赤く染める美しいオーロラを、ほとんどの読者が目撃した」と、1859年9月7日の『モートン・ベイ・クーリエ』の報告が2016年の研究で引用されている。
一方、電信線は「最も驚くべきかつ特異な電気現象の一つ」を経験した。1859年の『ワシントン・スター』紙によると、「空気中の電気の過剰」により、バッテリーなしでニューヨークからピッツバーグへ電信機がメッセージを送信することができたとのことだ。
パリの電信機から火花が飛んだと、1859年9月24日付の『イラストレイテッド・ロンドン・ニュース』が報じている。また、ワシントンD.C.の電信操作員フレデリック・ロイスは、「非常に激しい電気ショックを受け、一瞬気を失った」と報告した。これは1859年9月5日付の『ニューヨーク・タイムズ』が伝えている。私の向かいに、わずか数フィートの距離に座っていた老人は、私の額から火の火花が飛び出すのを見たと語った。
2016 年の研究によると、キャリントン現象は、米国の電信局のほぼ半数に影響を与えた。
キャリントン現象の原因は何だったのだろうか？
太陽フレアは、太陽系で最も大規模な爆発現象で、太陽黒点と関連するプラズマと放射線の激しい噴出だと、NASAは説明している。スコットランドのグラスゴー大学太陽物理学者のヒュー・ハドソン氏は、2021年の学術誌『Annual Review of Astronomy and Astrophysics』に掲載された研究で、太陽フレアは、太陽に蓄積された磁気エネルギーが突然解放されることで発生すると述べている。
太陽フレアは、しばしば「コロナ質量放出（CME）」と呼ばれる巨大な太陽物質の泡の放出を伴う。これらの噴出には、数億トンものプラズマ（帯電した粒子の雲）が含まれており、時速数百万マイルの速度で広がる可能性がある、とNASAは指摘している。
ハドソンの2021 年の研究では、キャリントンフレアからの放射エネルギーは、10 億個の1 メガトン級核爆弾に相当する約 4 × 10^32 エルグだったと推定されている。また、この現象のCME は、約 3 × 10^32 エルグの運動エネルギーを持っていたと推定している。
キャリントン現象は、地球上で地磁気嵐を引き起こしたとハドソン氏は研究で述べている。
爆発は、超高温のプラズマ雲の高速の突風を地球に吹き付けたコロナ質量放出（CME）を噴出させた可能性が高い。これらのプラズマ雲には強力な磁場が埋め込まれていた。このような噴出が地球の磁気圏（地球の磁場によってプラズマを閉じ込める地球を囲む殻）に衝突すると、プラズマは地球の磁場線に沿って流れ下り、大気中の分子と衝突し、オーロラを引き起こす。
1991年5月、スペースシャトルディスカバリー（STS-39）から撮影された南極オーロラのこの写真では、赤と緑の色が支配的だ。これは、最後の地磁気最大期のピーク時に撮影されたものだ。太陽活動のピーク時には地磁気嵐が増加し、地球上で観測されるオーロラ活動や、軌道上から宇宙飛行士が観測するオーロラ活動も活発化する。（画像提供：NASA）
NOAAによると、太陽フレアは磁気圏内で激しい電気電流を引き起こす可能性がある。これらの電流は、地球の地面に磁気擾乱を引き起こし、電力線、通信ケーブル、パイプラインなどの電気伝導性材料の長い区間で電気電流を生じさせる可能性がある。
地磁気嵐は地球に甚大な被害をもたらす可能性がある。1989年、地磁気嵐によりカナダのケベック州全域が90秒間で停電し、600万人が9時間にわたって暗闇に包まれたと、NASAは報告している。また、ニュージャージー州にある変圧器（原子力発電所のものを含む）も損傷し、米国東海岸から太平洋岸北西部までの電力網がほぼ機能停止に陥った。
地磁気嵐は、大気を歪めて無線信号の経路を変化させることで、無線通信やGPSナビゲーションを妨害する可能性もあると、NOAAは指摘している。例えば、2003年のハロウィン嵐は、米国国土安全保障省の2011年の研究によると、連邦航空局が約30時間にわたりGPSナビゲーションの支援を提供できなくなった。
太陽プラズマは、地球の上層大気を加熱し、それを膨張させて、低軌道にある衛星を引きずり下ろす可能性もあると、NOAA は述べている。
キャリントン現象が今日起こったらどうなるだろうか？
キャリントン現象が起こった当時よりも、世界ははるかに電気に依存するようになった。地球から離れた場所で、地球に直接影響を与えない太陽フレアではなく、同じような強力な太陽フレアが今地球に向けて爆発した場合、前例のない被害をもたらす可能性がある。
たとえば、英国の保険大手ロイズ・オブ・ロンドンが2013 年に実施した調査では、キャリントンレベルの現象による停電により、北米だけの電力業界で最大 2.6 兆ドルの収益損失が発生する可能性があると推定されている。同研究では、このような現象が複数の超高圧変圧器を同時に損傷する可能性があり、これらの変圧器は交換が困難なため、数年に及ぶ世界的な停電が発生する可能性も指摘されている。これにより、金融市場、銀行、通信、ビジネス取引、緊急サービス、病院サービス、水や燃料の供給、食料の輸送などに重大な混乱が生じる可能性がある。
同様に、2017年の学術誌『Space Weather』に掲載された研究では、米国人口の66%に影響を与える最も極端な停電シナリオにおいて、国内の経済損失は1日あたり$415億ドルに上り、国際的なサプライチェーンの混乱による追加損失として$70億ドルが加わる可能性があることが示された。一方、米国人口の8%が居住する極北の州のみに影響が及んだ場合、1日あたりの経済損失は$62億に達し、国際サプライチェーンの損失$0.8億が追加される可能性がある。（この研究は2011年の米ドル換算で算出されている。）
しかし、キャリントン現象は強力だったものの、「それ以来、同程度の現象は何度も発生している」と、ハドソン氏は Live Scienceに対して E メールで述べている。例えば、2003 年に発生した 2 件の「ハロウィーン太陽フレア」は、それぞれキャリントン現象と同程度の放射エネルギーを放出した可能性がある。
今日、キャリントン現象と同程度の現象が発生した場合、世界規模で数年間にわたる停電が発生する可能性がある。（画像提供：Imgorthand via Getty Images）
そのため、ハドソン氏は、キャリントン現象レベルの太陽フレアは、一部の人々が恐れるほど人類にとって大きな脅威にはならないかもしれない、と示唆している。それでも、キャリントン現象が今日地球を襲った場合、「主に宇宙での人間活動に大きな影響」をもたらすだろう。ハドソン氏は、「宇宙資産は、この規模の現象にまだ遭遇したことがないため、このような事態に対する対応は、あまり練習されていない」と述べている。実際、アポロ宇宙飛行士たちは太陽活動の最中に月面探査を行ったことがある。「その規模はより小さかったものの、宇宙で保護されていない人間にとっては非常に危険な状況だった」とハドソン氏は指摘している。
さらに、キャリントン現象の10 倍以上のエネルギーを放つ「スーパーフレア」が発生する可能性があるという証拠もある。例えば、2021 年のAstrophysical Journal 誌の研究では、NASAの現在使用されていないケプラー宇宙望遠鏡を使用した科学者たちは、4 年間に15 個の太陽のような星が、キャリントン現象の100 倍もの威力をもつ26 個の超フレアを放出したことを発見した。2020 年のAstrophysical Journal 誌の研究では、NASAが現在進行中のTESS ミッションの1 年目に同様の結果が得られた。
さらに、樹木の年輪を分析した科学者たちは、太陽の爆発によって生成された放射性炭素 14 原子（通常の炭素原子よりも原子核に2 個多く中性子を持つ原子）の痕跡を発見した。ハドソン氏によると、紀元前 660 年、西暦 774 年、および 994 年に観測された炭素 14の急上昇は、キャリントン現象よりもはるかに強力な超フレアによって引き起こされた可能性があるという。
「注目すべきは、キャリントン現象や、それに匹敵する規模の通常の現象でさえ、炭素 14 技術では検出できないことだ」とハドソン氏は E メールで述べている。「したがって、これらの古代の記録は不吉なものだ」
次のキャリントン現象はいつ起こるのか？
2024年2月29日に学術誌「Space Weather」に掲載された研究では、1859 年から 1860 年にかけての磁場の記録をデジタル化したコピーを分析し、キャリントン現象の強度を推定した。この測定結果に基づき、研究者たちは、キャリントンレベルの現象は 100 年から 1000 年に1 回発生すると結論付けた。しかし、その現象がどれほど強力であったかを正確に把握していないため、科学者たちは、この種の太陽の爆発がどれほど頻繁に発生しているかを推測するしかできない。
ケプラーのデータを分析した2021年の天体物理学ジャーナルの研究では、キャリントン現象の約 10 倍のエネルギーを持つ超フレアは 3,000 年ごとに、100 倍のエネルギーを持つ超フレアは 6,000 年ごとに発生する可能性があることが示唆されている。それでも、特に私たちの太陽がキャリントン現象のような、あるいはそれ以上の強力なフレアを放出する頻度は「よくわかっていない」とハドソン氏は述べている。
樹木の年輪に見られる炭素 14 原子の大きな急上昇を引き起こす太陽の爆発については、科学者たちは現在、「1 万年の時間スケールである完新世に、少なくとも6 件が散在している」ことを把握している、と彼は指摘している。しかし、「これらがキャリントン現象のような通常の太陽の爆発的現象とどのように関連しているかはわかっていない。それがわかるまで、あらゆる可能性を排除することはできない」と彼は述べている。
編集者注：この記事は、キャリントン現象の強度と、同様の現象が再び発生する可能性に関する新しい情報を追加するため、2024年3月26日に更新された。
Live Science 寄稿者
チャールズ・Q・チョイは、Live ScienceとSpace.comの寄稿ライター。人類の起源と天文学、物理学、動物、一般科学のトピックを幅広くカバーしている。チャールズはミズーリ大学コロンビア校ジャーナリズム学部で文学修士号、サウスフロリダ大学で文学士号を取得している。チャールズは地球のすべての大陸を訪問し、ラサで腐ったヤクのバター茶を飲んだり、ガラパゴス諸島でアシカとスノーケリングをしたり、南極で氷山を登るなど、多様な経験を積んでいる。