180年間、専門家たちは太陽が隠されたときに動く光と闇の波紋の正確な原因を見つけられなかった。
皆既日食の際に太陽が細い光の帯に狭まる際に現れる影の帯のシミュレーション。写真： Sky and Telescope Magazine
2024年最初の皆既日食は4月8日に起こります。多くの人にとって、太陽の外層大気であるコロナや、日中に現れる恒星や惑星を観察する絶好の機会となるでしょう。しかし、太陽が一本の光の線に縮んだ時にのみ見られるもう一つの珍しい現象があります。それがシャドウバンドです。
シャドウバンドとは、平らな面に現れる光と影の波状の帯です。「まるでプールの底にいるようです」と天文学者のノードグレン氏は言います。シャドウバンドは依然として科学的な謎であり、その原因や、なぜ稀にしか現れないのかは天文学者たちにも正確にはわかっていません。
日食中に起こる様々な現象の中で、シャドウバンドはおそらく最も珍しい現象でしょう。皆既日食（太陽が月によって完全に隠される日）の数分前に、この神秘的な波紋が地面を滑るように移動する様子が見られることがあります。最初はかすかで無秩序に見えますが、皆既日食が近づくにつれて、より整然とした模様になり、間隔は数センチメートルまで縮まり、より鮮明になります。皆既日食が終わると、その逆のことが起こります。シャドウバンドは再び現れ、徐々にかすかで無秩序になり、最終的には完全に消えてしまいます。
しかし、同じ日食でも、観測場所によって影の帯の見え方は異なります。影の帯がほとんど見えないという人もいれば、はっきりと見えるという人もいます。日食によっては、影の帯が非常に鮮明に見えることもありますが、日食では非常にかすかだったり、全く見えなかったりすることもあります。
科学者たちは、シャドウバンドが初めて観測された時期をはっきりとは把握していません。アマチュア天文学者ジョージ・F・チェンバースの著書『日食の物語』によると、シャドウバンドは1842年7月8日の日食の際に初めて記録されました。1878年までに、米国コロラド州の観測者は「回折帯」の出現に備えていました。19世紀半ば以前にシャドウバンドが観測されなかったのは、日食の際に多くの人が視線を下ではなく上に向けていたためと考えられます。
シャドウバンドも撮影が難しい。シャドウバンドは通常、太陽の約1%が月によって遮られていないときに現れるため、光量が非常に少なく、コントラストが非常に低い。地上を移動するシャドウバンドの平均速度は、毎秒約3メートルである。また、シャドウバンドの幅は通常数センチメートルしかないため、写真や動画ではぼやけて見える。ほとんどの写真でシャドウバンドが認識できないのには、生理学的な理由もある。シャドウバンドは、静止しているときよりも動いているときの方がはるかに見やすいのだ。
2001年6月21日の皆既日食の際の影の帯。写真： Wolfgang Strickling/Wikimedia Commons
過去180年間、専門家たちは影の帯を説明するために様々な説を提唱してきました。最も初期の説明の一つは、回折帯であるというものでした。これは、光波が固体表面の狭いスリットを通過する際に発生し、中央に暗い縞模様、その両側に明るい縞模様を作り出します。その後、1924年にイタリアの天文学者グイド・ホルン＝ダルトゥーロは、これらの帯は地球の上層大気の隙間であるスピラグリによって形成された、太陽のピンホールが重なり合ったものであると提唱しました。
最も可能性の高い説明は、地球の大気の乱流によって太陽光線の最後の光線が歪められることで生じる気象現象です。この現象は遠くの星の光も歪ませ、瞬きのように見える原因となります。星の光が歪むのは、地球から見ると星が点光源だからです。金星や木星のような明るい惑星は点光源ではなく、はるかに大きい光源です。そのため、地平線に非常に近い場所であっても、瞬きのように見えることはほとんどありません。
太陽と月は通常、瞬きません。しかし、日食の際には、太陽の円盤が細い光の線に縮小され、その線に沿った各点が星のように瞬いて見えます。したがって、影の帯は各点から放射された光の結果である可能性があります。一部の専門家は、観測条件が悪いほど（大気の乱れなどにより）、影の帯がより鮮明に見えると考えています。
Thu Thao （スペースによると）
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