この記事はもともと2015年8月20日に公開されました。
大規模な嵐が都市を洪水に見舞い、インフラを壊滅させるなど、甚大な被害をもたらすことは周知の事実です。しかし、風雨よりもさらに大きな懸念があります。それは宇宙天気です。もし巨大な太陽嵐が地球を襲えば、私たちのテクノロジーは壊滅し、地球全体が暗闇に包まれるかもしれません。
「私たちは今、昔よりも宇宙天気の影響を受けやすい技術に大きく依存しています」と、アメリカ海洋大気庁（NOAA）宇宙天気予報センター所長のトーマス・バーガー氏はギズモードに語った。「もし今日、極端な事象に見舞われたら、対応は非常に困難になるでしょう。」
「太陽嵐」とは、太陽から降り注ぐX線、荷電粒子、磁化されたプラズマなど、様々な物質の総称です。19世紀半ば以降、大規模な太陽嵐が地球を襲ったことはありませんが、宇宙天気学者たちは再び発生する可能性を非常に懸念しています。
太陽フレア
太陽嵐は通常、太陽フレアから始まります。太陽フレアとは、太陽表面で発生する巨大な爆発で、エネルギーと粒子が宇宙空間に放出されます。Cクラスの小規模なフレアは常時発生しており、地球に影響を与えるほどの威力はありません。一方、Mクラスの中規模フレアは、軽微な電波障害を引き起こす可能性があります。一方、Xクラスのフレアは太陽系最大の爆発であり、最大で水素爆弾10億個分のエネルギーを放出します。このような爆発は非常に稀ですが、一度発生すると壮大な光景となります。
現代の観測機器で観測された最も強力なフレアの一つは、2003年の太陽活動極大期に発生しました。その規模はあまりにも大きく、衛星センサーの限界に達し、X-28（X-1フレアより28倍大きい、X-1フレア自体はM1フレアの10倍の規模）を記録しました。その時の様子は以下のとおりです。
科学者たちは1世紀以上にわたって太陽フレアを観測しているにもかかわらず、太陽の爆発的な発生原因をまだ完全に解明できていません。ただし、フレアは太陽の強力な磁場の乱れと深く関係していることは分かっています。磁場は11年程度の太陽活動周期で変動します。
「太陽嵐は、太陽表面から噴出する磁気特性から発生します」と、NASAゴダード宇宙飛行センターの宇宙天気科学者ジョー・ガーマン氏はギズモードの取材に答えて説明した。「私たちはこれを活動領域、あるいは太陽黒点と呼んでいます。黒点が大きく醜い場合は、磁場が急速に変化していることを示しています。そして、磁場が急速に変化することは、太陽活動の原因、あるいは原因と関連していると考えられます。」
中規模から大規模の太陽フレアは、高エネルギー放射線（X線や紫外線など）の波を地球に向かって吹き飛ばします。これらの放射線は、原子から電子をはぎ取るほど強力です。まさにこれが、電離層と呼ばれる大気圏上層部に衝突した際に起こり始めます。つまり、空は巨大な電磁パルスで電撃されるのです。しかし、バーガー氏によると、たとえ最大規模のフレアであっても、人間への影響はそれほど大きくないそうです。
「巨大な電磁パルスが電離層を巻き上げ、膨張させます」とバーガー氏は述べた。「しかし、太陽フレアは実際には技術に損害を与えません。」
唯一の例外は無線です。大気が過剰に帯電すると、地球と周回衛星間の無線信号が遮断される可能性があります。
「無線通信は時々影響を受けることがあります」とバーガー氏は指摘した。「地平線を越えると無線通信が困難になります。飛行機が極地上空を飛行しているとき、管制センターとの唯一の通信手段は大陸を越えて跳ね返る高周波電波です。しかし、それは一時的な障害で、長くても10分から数時間しか続きません。」
太陽フレアを予測する優れた方法はありません。また、太陽フレアが地球に到達するのがあまりにも早いため、NOAA が航空会社に事前に通知することができません (太陽光が地球に届くまで約 8 分かかります)。
「私たちにできるのは、フレアを目撃した際に警報を発することだけです」とバーガー氏は述べた。「航空会社はフレアが高周波通信に与える影響に非常に関心を持っており、非常に大きな事象が発生した場合は、運航停止を検討するでしょう。」
航空会社の運航者でなければ、この件についてはほとんど無視して構いません。でも、NASAの太陽観測衛星「ソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー」で時々素晴らしい画像を見るのをお忘れなく。
荷電粒子
太陽フレアが空を照らしてから数分から数時間後、電子と陽子といった荷電粒子の流れが地球に到達します。これらの粒子は、地球の磁場によって地球を覆う保護層である磁気圏に衝突します。「放射線レベルが上昇することもあります。これは、粒子が地球の軌道に衝突していることを示している可能性があります」とバーガー氏は述べています。
時折、大きな荷電粒子のパルスが軌道上の衛星に衝突し、電子機器に損傷を与えることがあります。また、粒子線は宇宙にいる人間にとって大きな健康リスクとなります。
「ISSでは高エネルギー粒子について懸念しなければなりません」とガーマン氏は述べた。「もし人類が宇宙を旅する段階に達したら、それらははるかに大きな懸念事項になるでしょう。」
しかし、概して太陽粒子放射線の影響は磁気圏と大気圏によって緩和されます。地上にいる私たちが心配しなければならないのは、これから何が起こるかということです。
コロナ質量放出
太陽が燃え上がると、巨大な磁化されたプラズマの雲が宇宙空間に放出されることがあります。これはコロナ質量放出（CME）と呼ばれます。CMEは太陽の天候の中で最も遅く、地球に到達するまでに12時間から数日かかります。また、最も危険な現象でもあります。
幸いなことに、CMEはゆっくりと移動するため、宇宙天気予報士たちはそれを予測する時間を少しだけ持っています。彼らはSOHO衛星とSTEREO衛星から得られる太陽の画像を解析します。観測所で大きな現象が観測されると、NOAAが対応します。
バーガー氏はその後の流れを説明した。「太陽で地球に向かって何かが起きているのが観測された時に、注意報が発令されます。通常、地球に影響を与える可能性のある大きなCME（太陽活動の集中豪雨）が発生した場合、注意報を発令します。」
CMEは太陽からほぼまっすぐに噴出するため、地球がその進路上に入らない可能性は十分にあります。CMEがまっすぐ地球に向かって来る場合、まず地球の前方約100万マイル（約160万キロメートル）のL1ラグランジュ点に位置するNASAのACE衛星に衝突します。そうなると、上空からプラズマの雲が降り注ぎ、地球の磁気圏と相互作用して磁気嵐を引き起こすまで、30分から1時間ほどの猶予があります。
その時、電力網への影響が現れ始めます。
「これにより、地球の上層大気に巨大な電流が発生します」とバーガー氏は述べた。「地面の導電性によっては、発電所が大きな電流を拾い、送電網に送り込む可能性があります。」そして、これは厄介な事態です。「私たちの送電網は、地面から大量の電流が流れ出すことを想定し設計されていないからです。」
地磁気嵐の強さは「擾乱嵐時間（Disturbance storm time）」、つまりDstで測定されます。これは、CMEが地球の磁場をどの程度揺るがすかを表すものです。オーロラを輝かせる程度で、それ以外は地球に影響を与えない通常の磁気嵐は、Dst = -50 nT（ナノテスラ）程度を記録します。1989年3月にケベック州全域で停電を引き起こした宇宙時代最悪の磁気嵐は、Dst = -600 nTを記録しました。
しかし、1989年の磁気嵐でさえ、156年前に地球を襲った磁気嵐「キャリントン・イベント」と比べれば取るに足らないものに見えます。当時の被害はそれほど大きくありませんでしたが、今日キャリントン級の磁気嵐が発生すれば、甚大な被害をもたらす可能性があります。
モンスターストーム
1859年9月に発生したキャリントン現象は、太陽が燃え上がるのを自らの目で目撃したイギリスの天文学者リチャード・キャリントンにちなんで名付けられました。キャリントンの観測から数日後、強力なCMEが次々と地球に直撃し、はるか南のキューバまでオーロラが出現しました。電流が電信線を帯電させ、技術者に感電の衝撃を与え、電信用紙に火をつけ、広範囲にわたる通信障害を引き起こしました。
この嵐の強さに関する最新の推定では、Dst = -800 nT から -1750 nT の範囲です。
人類社会は156年前と比べて、今日でははるかに電力に依存しています。バーガー氏は、今日ではパイプライン、送電網、そして地上の電気伝導技術がはるかに発達していると指摘しました。では、もしキャリントン級の地震が今私たちを襲ったらどうなるでしょうか？米国科学アカデミーの報告書によると、現代世界のほぼあらゆる側面が打撃を受けるでしょう。
大規模な磁気嵐によって誘導される地電流は、電力配電システムの中核を成す変圧器の銅巻線を溶かす可能性があります。そうなると、大規模な停電につながる可能性があります。そして、電力網は時とともに相互接続性が大幅に向上しているため、今日のような停電は広範囲に及ぶ可能性があります。
これが私たちの生活をどれほど根底から覆すことになるか、言葉では言い表せないほどです。もちろん電気は止まり、インターネットも、そして壁から電気を引き出すあらゆる機器も使えなくなります。多くの近代都市のように、水道が電子制御されている地域では、トイレや下水処理システムが機能しなくなります。暖房やエアコンも機能しなくなります。生鮮食品や医薬品は失われ、ATMは使えなくなり、ガソリンスタンドも停止します。その他にも様々な問題が起こります。
GPS技術も機能停止に陥るだろう。グルンマン氏は、「GPSシステムは、宇宙船と携帯電話のような2点間の信号経路の非常に正確なタイミングに依存しています。大気中に大量の高エネルギー粒子を放出すれば、GPSにも影響が出ます。旧式の航空機着陸技術がGPSに置き換えられることを考えると、これは非常に憂慮すべき事態です」と述べた。
これらの影響は数年続く可能性があり、地球規模で感じられるだろう。「地球の磁場全体が変化しているので、地球全体がその影響を感じることになる」とバーガー氏は述べた。
数十億人もの電力を渇望する人々が突然電力網から切り離されることがもたらす社会的影響を想像するのは難しいですが、決して楽観的なものではないことは誰もが認めるでしょう。確かなのは、経済的な損失が甚大になることです。全米科学アカデミーの報告書は、キャリントン級の災害が今日発生した場合の総被害額は2兆ドルを超える可能性があると推定しています。これはハリケーン・カトリーナの20倍に相当します。
ここで念頭に置いておきたいのは、ここで私たちが話しているのは、ハルマゲドンのような、とてつもなく突飛な終末状況ではないということです。実際、2012年7月には、巨大なCMEが地球の軌道を横切り、間一髪で地球をかすめました。NASAのSTEREO-A衛星によって捉えられたこの現象は、Dstが-1200 nTと、キャリントン・イベントに匹敵する値を記録していました。
「もしそれが実際に衝突していたら、私たちは今もなおその残骸を拾い集めているでしょう」と、コロラド大学の宇宙天気科学者ダニエル・ベイカー氏は2014年にNASAに語った。「これほどの規模の嵐が、たまたま地球や宇宙探知システムをすり抜けて、他にどれだけあったでしょうか？これは答えを待たなければならない差し迫った問題です。」
私たちは水の中で死んでしまうのでしょうか?
宇宙天気観測所の増大により、CMEの予測能力は20年前よりもはるかに向上しました。それでもなお、ほとんどの宇宙天気学者は、もし今日大規模な太陽嵐が襲来したら、私たちは大変なことになるだろうと同意しています。しかし、私たちはそれを変えようとしています。
ホワイトハウスの科学技術政策局は、極端な事象への対応策を検討するためのタスクフォースを結成した。バーガー氏は、10月に国家宇宙天気戦略を発表する予定だと述べた。この戦略は、米国が「より適切な備え」をするために何をすべきかを概説する。
バーガー氏は政策戦略の詳細についてコメントできなかったため、今秋改めて確認する必要がある。彼は、電力供給業者への提言が重視されることを示唆した。（現在、電力会社は大規模な太陽嵐警報に対し、変圧器を迂回して配電ルートを変更することで対応している。）
その間、宇宙の天候に敏感な地球人は何ができるでしょうか？ 一般的な災害対策のアドバイスのほとんどが当てはまります。非常用品キットを用意しましょう。電話が使えなくなった場合に備え、大切な人と連絡を取るための計画を立てましょう。車のガソリンタンクは少なくとも半分は満タンにしておきましょう。予備のバッテリーを用意するか、ソーラー充電器や手回し充電器を購入しましょう。データのバックアップも忘れずに。予備のバールも十分に用意しておきましょう。いや、それはゾンビの黙示録の話です。
もちろん、NOAA の宇宙天気予報センターで最新の太陽嵐警報を確認することもできます。
出典：NOAA宇宙天気予報センター、NASA太陽観測衛星「太陽フレア：Xクラスになるには何が必要か？」「連続コロナ質量放出によって引き起こされる惑星間空間での極端な嵐の観測」「2012年7月の大規模な太陽噴出イベント：極端な宇宙天気シナリオの定義」「深刻な宇宙天気イベント：社会的および経済的影響の理解」
