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[O08-P15] 太陽の黒点相対数と宇宙線検出数の相関および周期性
キーワード：宇宙線、太陽黒点、太陽活動
１．動機・目的
本校では，1970年に15cm屈折望遠鏡が設置されてから太陽黒点の観測を継続している．しかし，黒点観測のデータが研究に利用されたことは無い．そこで，太陽活動が活発化すると増加する太陽黒点数と，地球に到来する宇宙線の数に相関が見られる，太陽活動の周期に伴って宇宙線の到来頻度も変化する，という仮説をもとに，2020年11月から宇宙線観測を開始した．
２．宇宙線とは
宇宙線は光速に近い速度で降り注ぐ素粒子で，人間は見たり感じたりすることができない．宇宙線は大気中の原子と相互作用して，そのエネルギーから複数の粒子が生成され，シャワーのように大量の粒子の形となり地表に降り注ぐ．地表で観測される宇宙線のほとんどはミューオンである．宇宙線は，太陽からやってくる比較的低エネルギーの太陽宇宙線と太陽系外からやってくる銀河宇宙線がある．
３．方法
３－１．宇宙線の観測方法
宇宙線の観測には本校４階に設置した宇宙線検出器「cosmic watch」を用いて常時観測を行い，宇宙線の通過時間・エネルギーなどの情報を収集し，2020年11月～2021年5月にcosmic watch１台での観測を行った．なお，シンチレータを黒いビニールテープで遮光することで，宇宙線での発光のみが光センサーで検出されるようにした． 検出器とパソコンを接続することでデータを保存し，Google Colaboratoryを用いて解析を行った．
解析記録のうち，未処理のものをデータＡ，adc200以下のものをノイズとみなして取り除いたものをデータＢ，adc 200以下を取り除いて，さらに太陽が出ている日中（06:00～18:00）の宇宙線に絞ったものをデータＣとする．
また，ノイズ削減を目的としてcosmic watch2台を上下に重ねて設置し，両方で観測された宇宙線のみにデータを絞る2台観測を2021年6月～12月に行った．未処理のデータをデータＤ，日中の宇宙線に絞ったものをデータＥとする．また，2台観測ではノイズは含まれないものとし，adcカットは行わない．
３－２．太陽黒点の観測方法
本校の15cm屈折望遠鏡の太陽投影板に円の描かれたスケッチ用紙を取りつけ，太陽像を円内に導入して黒点を用紙に記入する．その後，黒点数をf，黒点群数をg，補正係数k＝1として黒点相対数R＝k（１０g＋f）を求める．また，ベルギー王立天文台の黒点数・太陽長期観測世界データセンター（WDC-SILSO）が集約している太陽黒点相対数を使用した検討も行った．
３－３．解析
３－３－１．宇宙線と黒点相対数の相関
データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの1秒あたりの検出数を求めて，本校の黒点相対数，WDC-SILSOの黒点相対数との相関係数を調べた．また，adc0～100，100～200…のようにadc100ごとに分割した宇宙線データと各黒点相対数との相関係数をそれぞれ求めた．
３－３－２．宇宙線の到来頻度の周期性
宇宙線の到来頻度の周期を確認するために，1台観測データ，2台観測データをそれぞれフーリエ変換を行った．
４．結果と考察
４－１．宇宙線と黒点相対数の相関
宇宙線と黒点相対数の相関関係は表１のとおりである．磐田南とWDC-SILSOの相関は異なるが，データＡからＤにかけて似た傾向がみられる．データＡについて磐田南，WDC-SILSO共に相関は弱いが，データＡにはノイズが含まれているため追求しない．データＢ,Ｃは共に負の相関がみられる．データＤ，Ｅと黒点相対数（磐田南）との相関係数が小さくなっているのは，2台観測を行っていた期間の磐田南の黒点データが少ないためと考える．
また，adc100ごとに分割した宇宙線データと黒点相対数との相関係数はグラフ1，2のようになった．2台観測データと黒点相対数（WDC-SILSO）との結果では，adc400以下では負の相関，adc400以上では正の相関と，adc400を境に相関係数の正負が逆転していた．adc400以下の宇宙線は太陽宇宙線だと考えられる．黒点相対数（磐田南）との結果は，黒点データ不足により黒点相対数（WDC-SILSO）での結果と大きく異なった．一方，1台観測のデータにはノイズが多く含まれているため，相関係数に傾向はみられなかった．
これらの結果から，太陽活動が活発になると宇宙線の到来数は減少することがわかる．
４－２．宇宙線の到来頻度の周期性
1台観測データ，2台観測データ共に12時間，24時間の周期がみられた．(グラフ3,4)12時間，24時間の周期は太陽の日周運動と関係していると考える．
５．結論
黒点相対数と宇宙線の到来数には負の相関があり，太陽活動が活発になると宇宙線の到来数は減少する．また，宇宙線の到来頻度には12時間，24時間の周期がみられ，これは太陽の日周運動と関係していると考えられる．
本校では，1970年に15cm屈折望遠鏡が設置されてから太陽黒点の観測を継続している．しかし，黒点観測のデータが研究に利用されたことは無い．そこで，太陽活動が活発化すると増加する太陽黒点数と，地球に到来する宇宙線の数に相関が見られる，太陽活動の周期に伴って宇宙線の到来頻度も変化する，という仮説をもとに，2020年11月から宇宙線観測を開始した．
２．宇宙線とは
宇宙線は光速に近い速度で降り注ぐ素粒子で，人間は見たり感じたりすることができない．宇宙線は大気中の原子と相互作用して，そのエネルギーから複数の粒子が生成され，シャワーのように大量の粒子の形となり地表に降り注ぐ．地表で観測される宇宙線のほとんどはミューオンである．宇宙線は，太陽からやってくる比較的低エネルギーの太陽宇宙線と太陽系外からやってくる銀河宇宙線がある．
３．方法
３－１．宇宙線の観測方法
宇宙線の観測には本校４階に設置した宇宙線検出器「cosmic watch」を用いて常時観測を行い，宇宙線の通過時間・エネルギーなどの情報を収集し，2020年11月～2021年5月にcosmic watch１台での観測を行った．なお，シンチレータを黒いビニールテープで遮光することで，宇宙線での発光のみが光センサーで検出されるようにした． 検出器とパソコンを接続することでデータを保存し，Google Colaboratoryを用いて解析を行った．
解析記録のうち，未処理のものをデータＡ，adc200以下のものをノイズとみなして取り除いたものをデータＢ，adc 200以下を取り除いて，さらに太陽が出ている日中（06:00～18:00）の宇宙線に絞ったものをデータＣとする．
また，ノイズ削減を目的としてcosmic watch2台を上下に重ねて設置し，両方で観測された宇宙線のみにデータを絞る2台観測を2021年6月～12月に行った．未処理のデータをデータＤ，日中の宇宙線に絞ったものをデータＥとする．また，2台観測ではノイズは含まれないものとし，adcカットは行わない．
３－２．太陽黒点の観測方法
本校の15cm屈折望遠鏡の太陽投影板に円の描かれたスケッチ用紙を取りつけ，太陽像を円内に導入して黒点を用紙に記入する．その後，黒点数をf，黒点群数をg，補正係数k＝1として黒点相対数R＝k（１０g＋f）を求める．また，ベルギー王立天文台の黒点数・太陽長期観測世界データセンター（WDC-SILSO）が集約している太陽黒点相対数を使用した検討も行った．
３－３．解析
３－３－１．宇宙線と黒点相対数の相関
データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの1秒あたりの検出数を求めて，本校の黒点相対数，WDC-SILSOの黒点相対数との相関係数を調べた．また，adc0～100，100～200…のようにadc100ごとに分割した宇宙線データと各黒点相対数との相関係数をそれぞれ求めた．
３－３－２．宇宙線の到来頻度の周期性
宇宙線の到来頻度の周期を確認するために，1台観測データ，2台観測データをそれぞれフーリエ変換を行った．
４．結果と考察
４－１．宇宙線と黒点相対数の相関
宇宙線と黒点相対数の相関関係は表１のとおりである．磐田南とWDC-SILSOの相関は異なるが，データＡからＤにかけて似た傾向がみられる．データＡについて磐田南，WDC-SILSO共に相関は弱いが，データＡにはノイズが含まれているため追求しない．データＢ,Ｃは共に負の相関がみられる．データＤ，Ｅと黒点相対数（磐田南）との相関係数が小さくなっているのは，2台観測を行っていた期間の磐田南の黒点データが少ないためと考える．
また，adc100ごとに分割した宇宙線データと黒点相対数との相関係数はグラフ1，2のようになった．2台観測データと黒点相対数（WDC-SILSO）との結果では，adc400以下では負の相関，adc400以上では正の相関と，adc400を境に相関係数の正負が逆転していた．adc400以下の宇宙線は太陽宇宙線だと考えられる．黒点相対数（磐田南）との結果は，黒点データ不足により黒点相対数（WDC-SILSO）での結果と大きく異なった．一方，1台観測のデータにはノイズが多く含まれているため，相関係数に傾向はみられなかった．
これらの結果から，太陽活動が活発になると宇宙線の到来数は減少することがわかる．
４－２．宇宙線の到来頻度の周期性
1台観測データ，2台観測データ共に12時間，24時間の周期がみられた．(グラフ3,4)12時間，24時間の周期は太陽の日周運動と関係していると考える．
５．結論
黒点相対数と宇宙線の到来数には負の相関があり，太陽活動が活発になると宇宙線の到来数は減少する．また，宇宙線の到来頻度には12時間，24時間の周期がみられ，これは太陽の日周運動と関係していると考えられる．