内山茂男
太陽で、我々が普段可視光で見ることができる部分を「光球」と呼んでいます。その半径は69万6000km。さらにその外側に「彩層」や「コロナ」という太陽大気があり、
皆既日食の際には美しい姿を見ることができます（図1）。
可視光で見える光球は、その輪郭がくっきりしているように見えます。皆既日食の際にも、皆既が終わった瞬間に月の谷間から漏れ出す光は強烈で、
まさにダイヤモンドリングと呼ぶにふさわしい輝きです。
でも、太陽って、高温の気体の塊ですよね。仮に“光球までが液体で彩層から気体”というのであれば、光球の輪郭がくっきりするのは当然です。 でも、現実には気体なのですから、下層から上層に行くにしたがってだんだん密度が低くなっていくはずです。 それなら、光球の輪郭がもっとボンヤリとしないのでしょうか？
これの疑問に対しては、次のような理由が頭に浮かびました。
「光球部分の気体も上層ほど薄くなっていて輪郭を確定することはできないが、
気体濃度が急速に変化するために輪郭のボケが少なく、結果的に輪郭がくっきり見えている。」
この考えを、私の知識の範囲で検証してみました。
地球の大気や太陽の表面付近の気体がそこに留まっていられるのは、その気体の塊にはたらく上下方向の力が釣り合っているからです（図2）。 気塊にはたらく重力が強いほど、力が釣り合うためには上下の気圧差が必要ですから、結果的に気体の濃さが急速に変化していくことになります。 そこで、気塊にはたらく重力を地球上と比較してみました。
・ 太陽表面の重力（重力加速度）は28倍。（天文年鑑データより）
これだけ重力が強いなら、急速に気体濃度が変化するでしょう。地球大気でさえ50km上昇するとおよそ1/1000の濃度になるくらいです。 やっぱり、輪郭は確定できなくても、そのボケはわからないくらい少ないのでしょう、と一度は納得しました。 でも・・・、太陽の気体は、地球大気と組成も温度も全く違います。
・ H が7割、He が3割（質量比） → 平均原子量は 1.9 → 地球大気の 1/15倍。
・ 絶対温度がおよそ20倍 → これにより密度は 1/20倍。
⇒ 重力加速度とあわせた3つの効果を合わせると、大気にはたらく重力は地球のおよそ 1/10倍。
ということは、500km で濃度が 1/1000程度になりそうです。ちなみに、Wikipediaによると、「光球とは、可視光を放出する、太陽の見かけの縁を形成する層。 （中略）厚さ約 300キロメートル - 600キロメートルと薄い。」ということですから、私の大雑把な推測と近い結果です。 この値は太陽半径 59万6000km に比べると 0.1％以下で、地球から見て角度 1″以下です。 やはり、「光球の輪郭は少しボケているが、そのボケがわずかなので一見くっきりと見えている」のでよさそうに感じます。
ここまで考えて、次の疑問が出てきました。光球の上の「彩層」が存在できるのはなぜでしょう？
彩層は「厚さ約 2,000キロメートルの密度が薄く温度が約 7000 - 10000K のプラズマ大気層」とのこと（Wikipediaより）。
厚さ 2,000kmは太陽全体に比べると薄いですが、それでも皆既日食の際に十分見える厚さですし、光球と比べてもやや厚いです。
上下の圧力差と重力の釣り合いを考えると、もっと彩層の厚さが薄くなりそうな気がするのです。
彩層より外側に広がる“コロナ”は100万度の超高温ですから、重力に負けない激しい熱運動で存在できそうな気がしますし、
コロナに見える流線から太陽磁場の影響もかなりあるはずです。“プロミネンス”は、磁場の影響でその形を保つようです。
でも、彩層は光球よりも少し温度が高いだけですし、光球の上にわりと均等な厚さで存在しているように見えますから、磁力線が支えているとも思えません。
知っている人がいたら教えてください。
太陽の自転は、両極付近より赤道付近の方が速く、これを微分回転（差動回転）と呼んでいます。 「太陽は気体（内部はプラズマガス）であるためこのような自転をする」という説明がされています。 確かに、固体の天体ではないので全体の自転が一致していなくてもよいかもしれませんが、赤道付近が速いのはどうしてでしょう？
以下は、このことに関する私の推測です。
星間ガスが集まって太陽ができる時、あまり回転していない角運動量が小さいガスと角運動量の大きいガスがあったのでしょう。
角運動量の大きいガスは中心に集まりにくいので、原始太陽の赤道付近に集まるでしょうから、赤道付近では自転が速いのでしょう。
でも、太陽は大変密度の濃い気体です。お互いの摩擦（粘性抵抗）で、だんだん相対速度が小さくなってくると思います。
誕生以来46億年もの時間が経っているのですから、もうどこでも同じ周期で自転していてもよさそうな気がするのです。
微分回転を保つシステムがあるのでしょうか？ それとも、太陽の自転の慣性があまりにも大きく、微分回転を終了するには46億年では足りないのでしょうか？
知っている人がいたら教えてください。
この文章は、私の所属する“さいたま☆天文同好会”の会報「まがたま」103号 （2018年 5月発行）に掲載したものを、一部書き直したものです。
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