太陽活動の変動はどのような影響を及ぼすのか

2019年1月28日

太陽に、太陽黒点数の増減によって計測される活動の変動があることはよく知られている。しかし、太陽活動の変動が地球の気候や人類社会にどのような影響を及ぼすのかはまだよくわかっていない。本稿では、太陽物理学、地球科学、生気象学、経済学などの研究成果をふまえ、太陽活動の変動が私たちにどのような影響を与えているかを考えたい。

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1. 太陽活動の変動が及ぼす直接的な影響

太陽が地球に届ける電磁波は一定ではなく、時間とともに変動する。電磁波の中でも、可視光放射はあまり変動しないが、それよりも波長が短くて、振動数が多い、つまり、エネルギーが大きい電磁波(紫外線、X線、ガンマ線)の変動率は大きく、これが直接的または間接的に、地表に存在する私たちに影響を与えていると考えられる。本節では、まず直接的な影響を取り上げよう。

1.1. 高エネルギー電磁波の変動が与える影響

太陽活動は、太陽黒点の出現度であるウォルフ黒点数で示される。太陽黒点とは、太陽光球面に出没する黒い斑点で、強い磁場を持つ。以下の図に描かれているように、太陽表面上には多くの磁力線が出入りしている。磁力線が密集している箇所は、磁力線の圧力で表面のガスが外側に押し出され、凹む。ガスの圧力が下がれば、密度も下がり、温度も下がる[1]。そうした箇所は可視光では黒く見える。それが黒点である。

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太陽の磁場のイラストレーション。磁気的に強い活性領域である明るい場所が可視光では黒点と見える場所である。多くの磁力線が一つの活性領域を別の領域にリンクしている。Source: NASA/SDO/AIA/LMSAL. “Picturing the Sun’s Magnetic Field.” Uploaded on March 16, 2016. Licensed under CC-BY.

磁力線の束が対流層から光球に浮上すると、黒点が磁力線の出入り口として光球に現れ、磁力線の浮上とともに大きくなり、磁力線の拡散で磁場が弱くなると消える。黒点数が増える時は、太陽からの紫外線が強くなる。また、太陽フレアが発生して、X線、ガンマ線、高エネルギー荷電粒子を放射しやすくなる。高いエネルギーを持つ電磁波と荷電粒子が地球に届くことで、デリンジャー現象(突発性電離層擾乱)、磁気嵐、オーロラが起きる。磁場の乱れは通信障害の原因となる。また電線に誘導電流が流れることで、高圧変圧器が故障し、停電につながることもある。1989年3月にカナダのケベック州で磁気嵐によって起きた大停電は有名である。

こうした太陽活動の変動がもたらす影響はよく知られている。もとより、もし話がそれだけのことなら、電気が普及する以前の人類の社会には、あまり大きな影響を与えることはなかったであろうが、実はそれ以前から人間に対して、もっと直接的な影響を与えている。人間の脳の神経には、脳波(Electroencephalogram)という微弱な電流が流れており、地磁気の乱れは、私たちの情報処理能力に悪影響を与える。太陽フレア活動の急激な増加とそれによって惹き起こされる磁気嵐が脳波に摂動効果をもたらすことは、2012年に、北極圏にあるロシアの都市、ムルマンスクで19〜37歳の10人の健康な男性に対して行われた実験によって確かめられている[2]。磁極の磁場強度は磁気赤道の約2倍で、磁気嵐の影響は、高緯度地域ほど大きく、北極圏ではその影響は顕著に出る。

生体電流は、脳だけでなく、心臓をも動かしている。だから、磁気嵐は心臓にとっても攪乱要因である。1992年から1996年にかけてイタリアのピサで診断目的でモニタリングを行った高血圧外来診療所に通う447人の測定値によると、24時間の収縮期および拡張期血圧は、磁気嵐により約6〜8 mm Hg上昇した[3]。1968年から1996年にかけてのミネソタ州のデータによると、太陽活動の極大期は、極小期と比べて、心筋梗塞による死者の発生率は5%増加した[4]。ただし、磁気嵐が皆無だとかえって心臓に有害[5]というホルミシス効果もあり、情報システムとしての人間の身体は、平均的なノイズ環境下で作動するように最適化されていると言うことができる。

1.2. 太陽定数の変動が与える影響

地球が太陽からの平均距離にあって、地球大気の吸収がないという条件下で、太陽光線に直角な地表の単位面積に単位時間当たり入射する太陽放射のエネルギー量を太陽定数(solar constant)という。実際には、太陽からの距離が一年を通して変化するので、太陽放射照度(solar irradiance)は年間を通して比較的大きく変化する。しかし、太陽定数も、定数と銘打っているにもかかわらず、以下の図からもわかるとおり、太陽黒点数の変動に伴って、少しではあるが変化する。

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過去四十年間の太陽放射照度(A)と太陽黒点数(B)の推移。太陽放射照度(A)における2003年2月28日までのデータは、PMOD(Physikalisch Meteorologisches Observatorium Davos)によるもので、その後の更新は、コロラド大学のSORCE(Solar Radiation & Climate Experiment)によるものである。Source: Solar irradiance and sunspot number in the era of satellite data in Hansen, James, Pushker Kharecha, Makiko Sato, Valerie Masson-Delmotte, Frank Ackerman, David J. Beerling, Paul J. Hearty, et al. “Assessing ‘Dangerous Climate Change’: Required Reduction of Carbon Emissions to Protect Young People, Future Generations and Nature.” PLOS ONE 8, no. 12 (December 3, 2013): e81648.

この図のBは月ごとの太陽黒点数とその移動平均線で、11年程度で増減を繰り返している。このサイクルは、発見者のハインリッヒ・シュワーベ(Heinrich Schwabe, 1789年 – 1875年)の名を冠して、シュワーベ周期(Schwabe cycle)と呼ばれている。図2のAは、衛星測定による太陽放射照度の変動で、赤色の曲線は31日移動平均、黒色の曲線は365日移動平均である。地球と太陽の距離の変化による影響は、365日移動平均でならされるはずだが、見てのとおり、黒色の曲線も11年程度の周期で上下している。そして、図2において、太陽定数の変動を表すAの黒の曲線と太陽黒点数の変動を表すBの赤の曲線が相関していることに注目したい。

なぜ太陽黒点数や太陽定数が約11年の周期で変動するかに関しては、太陽に働く潮汐力で説明するか説が有力である[6]。地球に、月や太陽との間で働く万有引力により潮汐力が働くことはよく知られている。太陽にもまた、近いあるいは大きな惑星である金星と地球と木星との間で働く万有引力により潮汐力が働き、その配置の周期が約11年や約22年などで、それが地球における気候変動の周期にもなっているという主張が1952年の段階で出されている[7]

22年周期に関してはまた後で取り上げることにしよう。11年のシュワーベ周期の極大期では、極小期と比べて太陽定数は1.3ワット/平方メートル(0.1%)ほど上昇する[8]。このエネルギー量の増加は、地球の気温を約0.1度上昇させる。5年強で約0.1度の上昇は、大した変化ではないように見えるが、現在騒がれている地球温暖化は、1世紀(100年)で約0.6度の上昇であるから、必ずしも小さな値とは言えない。2004年にNASAゴダード宇宙研究所が行ったコンピューター・モデリングの結果によると、太陽エネルギーの変化による気温上昇は、100年間で0.6度の上昇のうちの25%(約0.15度)を占めている[9]

以下の図は、北半球における気温(点線)と太陽放射照度(実線)の変動の11年移動平均線を重ね合わせたグラフである。11年移動平均を採用したのは、シュワーベ周期の影響を取り除くためである。産業革命以降、つまり18世紀半ば以降であっても、長期にわたって太陽放射照度の変動が気温を左右していたことが観て取れる。

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北半球における気温の11年移動平均(点線・右目盛り)と太陽放射照度(実線・左目盛)の変動。Source: Douglas V. Hoyt, Kenneth H. Schatten. The Role of the Sun in Climate Change. Oxford University Press; 1 edition (April 3, 1997). p. 196. Fig. 10.21.

これに対して、IPCC(気候変動に関する政府間パネル)は、産業革命以後の気温上昇の主要因を温室効果ガスに求めようとする。2007年に発表されたIPCCの第四次報告書は、温暖化/寒冷化をもたらす要因を以下の図のようにまとめ、太陽放射照度の変動のような自然現象よりも、温室効果ガスの排出など、人間活動による要因の方がはるかに大きな影響力を持つと主張した。

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IPCCが見積もった1750年から2005年までの気候の放射強制力。各棒グラフにある直線は、不確定性の範囲を表す。この図は、FAQ 2.1にあるものだが、政策決定者向けの要約にも同じような図がある。Source: IPCC. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. Figure 2. Summary of the principal components of the radiative forcing of climate change. p.136.

図中の放射強制力(Radiative Forcing)とは、対流圏の圏界面で出入りする放射量の変化量のことで、太陽定数と同様に、1平方メートルあたりのワット数で表す。放射強制力がプラスだと、宇宙から地球への放射量が増えて、気温が上がり、マイナスだと、その逆が起こり、気温が下がる。温室効果ガスは、地表から放射された赤外線の一部を吸収するので、その増加は、宇宙への放射量を減らすことになるので、プラスの放射強制力があると言うことだ。

図4を見ると、IPCCがNASAなどよりも太陽放射照度の変動による影響を小さく見積もっていることがわかる。IPCCは、2013年に発表された第五次報告書で情報をアップデートし、1745年から2008年までの太陽放射照度の変動による放射強制力を0.05 Wm-2(誤差:0.0 ~ 0.10 Wm-2[10]とさらに低く(第四次報告書のおよそ半分に)見積もっている。IPCCとしては、自然原因を過小評価し、人為的原因を強調することで、政治家たちに対する働きかけを強めようとしたのだろう。しかし、クライメートゲート事件を惹き起こしたIPCCの主張を素直に受け取ることはできない。

2. 太陽活動の変動が及ぼす間接的な影響

太陽活動は、その放射の変動を通じて、私たちに直接影響を及ぼすだけでなく、大気の変動を通した間接的な影響をも私たちに与えている。本節ではそのメカニズムを解説したい。

2.1. 雲量の変化を通じて与える影響

1997年に、デンマーク気象研究所のヘンリク・スベンスマルク(Henrik Svensmark, 1958年 – )たちは、地球全体の雲量と宇宙線の放射強度との間に相関性があると発表した[11]。宇宙線とは、宇宙空間に存在する高エネルギーの放射線粒子のことである。宇宙線の放射強度は、太陽束(太陽から放射される電磁波)の強弱に左右されるから、太陽黒点数の周期に応じて、雲量が変化するということになる。

実際、以下のグラフ(図 5)を見るとわかるように、破線で示される太陽束(solar flux)が増えると(このグラフでは、下に向かうと)、実線で示される宇宙線の流入量の変化率(changes in cosmic ray flux)が減り、それとともに、図形で示される雲量の変化率(change in cloud fraction)が減ることが観て取れる。

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雲量の変化率(図形)と宇宙線の流入量の変化率(実線)と太陽束(破線)の相関関係。雲量データのうち、三角形は、Nimbus7のデータ、四角形は、ISCCP C2 と ISCCP D2 のデータ、菱形は、DMSPのデータである。Source: Svensmark, Henrik. “Influence of Cosmic Rays on Earth’s Climate.” Physical Review Letters 81, no. 22 (November 30, 1998): 5027–30. p.9.

宇宙線は、超新星残骸などで加速されて、銀河から地表面に降り注ぎ、空気中で、窒素や酸素の原子核に衝突して、陽子、中性子、パイ中間子、ミュー粒子などを発生させ、これらの粒子がさらに、大気の窒素や酸素の原子核に衝突し、多数の粒子を発生させる。粒子が増えると、粒子の周りに水蒸気が集まって、雲が形成されやすくなる。雲によるアルベド(入射光エネルギーに対する反射光エネルギーの比)の増加は、地表の気温を低下させると考えられる。ところが、太陽黒点数が増えると、太陽風(太陽から吹き出す高温で電離したプラズマ)が吹き荒れ、太陽系外から流入する宇宙線を吹き飛ばす。このフォーブッシュ減少(Forbush decrease)により、太陽活動極大期には、宇宙線の流入量が減り、雲が形成されにくくなる。つまり、太陽放射が雲に反射されずに地表に届きやすくなり、気温が上がるということになる。

ここでもう一度IPCCの報告書から引用した図4を見られたい。雲のアルベド効果(Cloud albedo effect)が人間活動の結果に分類されている。これは、人間活動によって放出されたエアロゾルが雲凝結核となって雲を形成し、雲量が増えるという考えによる。また、人間が排出する温室効果ガスによって気温が上昇し、蒸発する水量が増加するという点でも、雲量の増加は人間活動が原因ということだ。スベンスマルクのように、自然が原因とは考えないということである。IPCCは、第五次報告書で、スベンスマルクが発見した相関性がその後成り立っていないなどの理由から「宇宙線イオン化メカニズムは、過去一世紀または太陽の一周期を通じて、雲凝結核または液滴の地球規模での濃度やその変化に気候的に有意な影響を与えるには弱すぎる[12]」と結論付けている。

スベンスマルクが発見した相関性は、1980年から1995年にかけての期間には成り立っていた(Cf. 図5)が、その後相関性が逆になってしまった。太陽活動と気温の関係も、時を同じくして、逆相関となった。しかし、この事実は、スベンスマルクの発見を無意味にしない。なぜなら、一定の周期で起きる気候レジーム・シフトにともなって、スベンスマルクが発見した相関性が逆転するという新しい規則性が見いだされるようになったからだ。

1997年に、北海道大学の見延庄士郎は、北米西部の樹木年輪から復元された春季の気温データなどを用いて、北太平洋と北米の気温に50~70年周期の気候レジーム・シフトのサイクルがあることを示した[13]。見延は、さらに二年後の研究で、50年程度の周期とは別に20年程度の周期があることを指摘し、後者と前者が1対3の比で同期し、二つの振動が同時に同じ方向に符合反転することで急峻な遷移が生じるという見解を示した[14]。北太平洋指数(北太平洋における海面気圧を標準偏差で規格化した値)の変動を以下の図で言えば、赤線の短期のサイクルと、青線の長期のサイクルの合成で緑線のサイクルができるということである。

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バンドパス・フィルターをかけた(a)冬春平均、(b)冬、(c)春の北太平洋指数(NPI=North Pacific Index)。緑線は10−80 年の、赤線は10−30 年の、青線は30−80 年のバンドパス・フィルターをかけたものである。Source: 見延庄士郎. “北太平洋における気候の数十年スケール変動に関する研究."『天気』53 (2008): 135-147. p. 6.

では、50年程度の周期と20年程度の周期は何が原因で起きるのか。ロシアの研究者(S. Veretenenko, M. Ogurtsov)は、太陽活動の変化が原因であると考えている。以下の図に見られるように、北半球の高緯度帯における海面気圧の年間平均値と太陽黒点数との相関係数が、約63年の周期で反転と再反転を繰り返していることがわかる。

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(a)高緯度帯(北緯60-85°)における海面気圧の年間平均値と太陽黒点数との相関係数の17年間移動平均線と(b)これらの相関係数のフーリエ・スペクトル。数字の前にある “〜”(チルダ)は「約」という意味。Source: Veretenenko, S., and M. Ogurtsov. “Regional and temporal variability of solar activity and galactic cosmic ray effects on the lower atmosphere circulation." Advances in Space Research 49, no. 4 (2012): 770-783. Fig. 6.

北半球の中緯度帯における海面気圧の年間平均値と太陽黒点数との相関係数の経年変化をウェーブレットで解析すると、以下の図の (b) に示されている通り、127年と約20年の周期があることがわかる。ただし、線形トレンドを (a) の青のグラフから取り除いた赤のグラフでは、約63年の周期性が得られる。

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(a)中緯度帯(北緯30-45°)における海面気圧の年間平均値と太陽黒点数との相関係数の17年間移動平均線と(b)これらの相関係数のフーリエ・スペクトル。Source: Veretenenko, S., and M. Ogurtsov. “Regional and temporal variability of solar activity and galactic cosmic ray effects on the lower atmosphere circulation." Advances in Space Research 49, no. 4 (2012): 770-783. Fig. 7.

太陽黒点数には、これらの周期に対応するサイクルがある。約20年の周期に相当するのは、太陽磁場の極性が逆転する約22年のヘール周期(Hale cycle)[15]で、約63年/127年の周期に相当するのは、シュワーベ周期の振幅変調をもたらすグライスベルグ周期(Gleissberg cycle)である。グライスベルグ周期は、70-100年程度の周期と考えられていたが、実際には、50-80年の短い周期と90-140年の周期の合成であることが近年指摘されている[16]。50-80年の短い周期は、かつて日本では吉村周期と呼ばれていた55年周期[17]に相当する。50~70年の太陽活動周期の影響は、北半球の中緯度帯ではややあいまいだが、高緯度帯では明瞭に見て取ることができる。ここから、ロシアの研究者たちは、北極に存在する極渦が、気候レジーム・シフトにおいて重要な役割を果たしていると考えた。

極渦(polar vortex)とは、北極と南極の上空に出現する巨大な低気圧の渦である。冬になると、夏半球との温度差が大きくなり、極点付近を中心に極夜ジェットと呼ばれる大規模な大気の流れが生じる。極渦の強さは、太陽活動の活発さからも影響を受ける。太陽活動が増大し、紫外線の放射強度が高まると、夏半球でより多くの紫外線がオゾン層によって吸収されて発熱し、冬半球の極との間の温度勾配が増大する。すると極渦が強化され、上向きに伝播する惑星波(ロスビー波)が対流圏に反射され、成層圏が対流圏に影響を与えるというトップダウン・メカニズムが作動する。太陽活動が低下すると、これと逆のことが起きる。つまり、惑星波(ロスビー波)は上向きに自由に伝播し、対流圏だけが成層圏に影響を与えるというボトムアップ・メカニズムが作動する。ロシアの研究者たちは、このように因果関係の向きの優位性が50~70年周期で逆転することにより、相関係数の反転も起きると説明している[18]

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大気圏の模式図。上から順に、熱圏(地上から80 – 800km)、中間圏(50 – 80km)、成層圏(11 – 50km)、対流圏(0 – 11km)の四つの層が描かれている。電離層(50 – 500km)は、紫外線やエックス線などによって生成するが、中間圏から熱圏にまたがって存在していて、対流圏に与える影響は軽微である。これに対してオゾンは、90パーセントが成層圏にあり(対流圏にも10%存在する)、紫外線がオゾンを分解して発生させる熱は、成層圏を通じて対流圏に影響を与えやすい。Source: Nicolelouise. “Image of layers of the atmosphere.” Licensed under CC-BY-SA. Modified by me.

要するに、50~70年周期で起きる太陽活動の低下は、対流圏に太陽活動の影響を与えないことで影響を与えるということだ。その時期、太陽活動の低下は、たんに太陽放射照度を弱めて、寒冷化をもたらすという以上の好ましくない影響を地上にいる私たちに与える。それはブロッキングの長期化がもたらす異常気象の多発である。

2.2. ブロッキング長期化を通じて与える影響

ブロッキング現象(Blocking)とは、上空の偏西風波動の蛇行が著しくなり、それによって高気圧や低気圧の動きがブロック(妨害)され、各地で同じような天候が長期間持続する気象現象のことである。高気圧や低気圧が通常の速度で移動しているなら、各地は晴れの時もあれば雨の時もあり、暑い時もあれば寒い時もあるというように、変化に富んで、バランスの取れた天気となる。ところが、ブロッキングが長引くと、旱魃で苦しむ地域もあれば、豪雨で苦しむ地域もあり、熱波で苦しむ地域もあれば、寒波で苦しむ地域もあるというように、極端な天気による被害が発生しやすくなる。

ヨーロッパの研究者(David Barriopedro et al.)によると、シュワーベ周期における極大期と比べた極小期に、北大西洋での冬季のブロッキングは、頻度こそ増えないものの、持続期間が有意に(p<0.05)延びる[19]。以下の図の左側(a)は、大西洋における12月から翌年の3月にかけてのブロッキング現象の頻度(縦軸)と持続日数(横軸)を表したグラフである。右側(b)は、縦軸を対数目盛にして描き直したグラフである。濃い灰色で着色された領域の破線は、太陽活動が活発な時期における回帰曲線(直線)で、薄い灰色で着色された領域の破線は、太陽活動が不活発な時期における回帰曲線(直線)である。見てのとおり、同じ頻度でも、太陽活動が不活発な時期は、活発な時期よりもブロッキング現象の持続日数が長くなる傾向がある。

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(a) 太陽活動によるブロッキング現象の変容。(b)右上のt0の値は、回帰直線の傾きを表す。Source: Barriopedro, David, Ricardo García-Herrera, and Radan Huth. “Solar Modulation of Northern Hemisphere Winter Blocking.” Journal of Geophysical Research 113, no. D14 (July 23, 2008). Fig. 6. Solar modulation of the characteristic blocking time-scales.

では、なぜ太陽活動の低迷がブロッキング現象の長期化をもたらすのか。それは、太陽活動が北極振動(Arctic Oscillation=AO)およびそれと連動する北大西洋振動(North Atlantic Oscillation=NAO)に影響を与えるからだ。

大西洋におけるブロッキングは、北極振動指数/北大西洋振動の負のフェーズで起きやすいことがわかっている。北極振動指数/北大西洋振動が正の時、成層圏下部の極渦が北極上空に留まる。高緯度のアイスランド低気圧と中緯度のアゾレス高気圧がともに強く、気圧差が大きくなることから、風速が強まり、ジェット気流は西から東へと高速に吹く。北極圏の地上気温が平年より低い反面、北半球中緯度の地上気温が平年より高くなる。負の時、極渦は北極からはみ出て広がる。アイスランド低気圧とアゾレス高気圧がともに弱く、気圧差が小さくなることから、風速は弱くなる。ジェット気流は、南下する極渦に妨害されて蛇行し、ブロッキングが起きやすくなる。寒気が北極から張り出すことで、北半球中緯度の気温が平年より低くなる一方、北極の地上気温が平年より高くなる。

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北大西洋振動の正(左)と負(右)。正の時、大西洋北西部は寒冷だが、ヨーロッパやアメリカ東岸は温暖湿潤で、地中海は寒冷乾燥の気候となる。対流圏上層部で偏西風を駆動するジェット気流は、高速かつ安定した流れとなる。負の時、大西洋北西部は温暖となり、氷が溶け、ヨーロッパやアメリカ東岸は寒冷湿潤で、地中海は温暖湿潤の気候となる。ジェット気流は振れ幅が大きくなり、低速になる。北極圏と中緯度の地上気圧は、Lと記されているアイスランド低気圧とHと記されているアゾレス高気圧の気圧で測定する。正では、LもHも強いので大きく書かれ、負では両方とも弱いので、小さく書かれている。Source: Met Office. “Factors that influence UK winters.” Last updated: 25 November 2016.

北極振動指数/北大西洋振動は、赤道域の成層圏に存在する準二年周期振動(QBO=Quasi-Biennial Oscillation)の影響を受けることが1980年からわかっている。西風位相(西から東向きに風が吹く時期)と東風位相(東から西向きに風が吹く時期)とが約2年周期で規則的に振動するこの現象は、地球が作り出す重力波が対流圏から成層圏へと鉛直伝播することで起きると考えられている[20]。成層圏準二年周期振動が西風位相の時は東風位相と比べて極渦が強く、極域が低温になる傾向がある[21]。これは発見者の名をとってホルトン・タン効果(Holton-Tan effect)と呼ばれている。

以下の図は、過去154年間の北大西洋振動指数をグラフ化したものである。

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1864年から2018年にかけての冬(12月から3月)における北大西洋振動指数。ポルトガルのリスボンとアイスランドのレイキャヴィーク間の正規化された海面気圧(SLP)の差。Source: Delorme. “Winter (December through March) index of the North Atlantic oscillation (NAO) based on the difference of normalized sea level pressure (SLP) between Lisbon, Portugal and Stykkishólmur/Reykjavík, Iceland since 1864, with loess smoothing (black, confidence interval in grey).” Licensed under CC-0.

以下の図は、過去114年間の北極振動指数をグラフ化したものである。北大西洋振動指数と同じような動きをしていることがわかる。

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1899年から2013年にかけての冬(12月から3月)における北極振動指数。黒線は11年移動平均。Source: Giorgiogp2. “Arctic Oscillation index for the extended winter season (DJFM) 1899-2013.Black line:11-year smooth.” Licensed under CC-BY-SA.

どちらも、黒い太線は移動平均線で、長期的なトレンドを表している。移動平均線に着目すると、北極振動指数も北大西洋振動指数も60年代半ばから90年代の初頭にかけて正に大きく傾くようになった。その結果、ヨーロッパやアメリカ東岸が温暖となり、それは、人間が排出する温室効果ガスのせいではないかと考えられていた[22]。ところが、その後、温室効果ガスの排出が増えているにもかかわらず、トレンドが下落に転じ、2009年末から2010年初頭にかけての冬季、ヨーロッパとアメリカ東岸を異常な寒気と豪雪が襲ったことをきっかけに、温室効果ガス以外の異常気象の要因も熱心に研究されるようになった。

特に注目されたのは、この時期低迷した太陽黒点数だった。その因果関係を調べた結果、成層圏準二年周期振動のみならず、太陽黒点数の変化もまた、極渦への干渉を通じて北極振動指数/北大西洋振動を左右していることがわかってきた。シミュレーションによれば、11年のシュワーベ周期が北大西洋振動に影響を及ぼすのに1-2年かかる[23]。観察結果によれば、気温を含めて北大西洋の気候に影響を及ぼすのに、3-4年かかる[24]。数年の遅延はあっても、太陽活動の低下が北大西洋におけるブロッキングの弊害を大きくすることがわかってきたのである。

ブロッキングの影響が及ぶのは、北半球だけで、南半球は無関係なのかといえば、そうではない。ここでもう一度、北大西洋振動の図を見られたい。負の時、カナダ北東部やグリーンランド近辺で、温暖化と氷の融解が起きていることがわかる。以下の図で示されているように、地球規模のコンベアベルトである熱塩海洋循環は、グリーンランド沖合で沈み込み、深海中を流れて南下して、南半球を循環して、北大西洋の表層に戻ってくる。

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熱塩海洋循環の模式図。Source: Avsa. “Thermohaline circulation based on a “dolphin’s perspective" that is where the oceans are shown as a single body of water and the flux can be understood more easily without cutting it anywhere.” Licensed under CC-BY-SA. Modified by me.

地球温暖化で、グリーンランドの氷が解けると、グリーンランド沖合の海水の濃度が薄まり、熱塩海洋循環が滞るのではないかということが懸念されている。しかし、地球の平均気温が上昇した割には、北大西洋における沈み込みの減速は進んでいない[25]。既に述べたとおり、北極振動指数/北大西洋振動指数が60年代半ばから90年代の初頭にかけて正に大きく傾いた。その結果、グリーンランド周辺の気温上昇は抑制され、氷の融解があまり進まなかった。また、強く吹く偏西風によって、海面での蒸発が促され、それが海水の濃度の低下を阻止したのである。ところが、その後、北極振動指数/北大西洋振動指数が負に傾くようになり、熱塩海洋循環の停滞が懸念される。熱塩海洋循環は、熱と塩(海底にたまった栄養分)の循環に貢献しており、これが停滞することは、ちょうど血液の停滞が人体に悪影響を与えるように、地球の生命に悪影響を与える。

熱塩海洋循環の停滞は、エルニーニョ・南方振動(ENSO=El Niño-Southern Oscillation)を変質させる[26]。エルニーニョとは、熱塩海洋循環が湧昇する南米沿岸の海面水温が平年より高くなる現象で、その逆はラニーニャと呼ばれている。ところが、近年、これとは異なるエルニーニョもどき/ラニーニャもどきと呼ばれる現象が観測されている。エルニーニョもどきとは、熱帯太平洋の東部と西部で海面水温が平年より冷たく、中央部で海面水温が温かくなる現象で、その逆はラニーニャもどきと呼ばれている。エルニーニョ・南方振動(EP ENSO)が3~5年の周期であるのに対して、エルニーニョ・南方振動もどき(CP ENSO)の周期は、約十年である[27]。北大西洋振動が正の時は、エルニーニョ・南方振動もどきも正(ラニーニャもどき)になる傾向があり、エルニーニョ・南方振動もどきの約十年周期は、太陽活動のシュワーベ周期との関係性が指摘されていている[28]

エルニーニョ・南方振動もどきは、日本の天気も左右する。太陽活動が活発なら、ラニーニャもどきとなり、夏は涼しく、冬は暖かく、過ごしやすい気候となる。太陽活動が低迷すると、エルニーニョもどきとなり、猛暑と厳寒に加え、集中豪雨が起きるなど、厳しい気候となる。ただし、これらは、必ずしもエルニーニョ・南方振動もどきだけでは説明できない。日本の天気にとってもっと重要なのは、地理的により近いアリューシャン低気圧の動向である。シュワーベ周期の極小期に太陽放射が弱まると、アリューシャン低気圧が強まり、東に張り出し、ハワイ諸島の上空にある太平洋高気圧が南に退く[29]。その結果、日本は厳冬になる。反対に、シュワーベ周期の極大期に太陽放射が強まると、アリューシャン低気圧が弱まり、西に後退し、太平洋高気圧が北に張り出す。その結果、日本は暖冬になる。シュワーベ周期に対応して、太平洋十年規模振動(Pacific Decadal Oscillation=PDO)があり、アリューシャン低気圧が強くなって、東に移動すると、ブロッキングが長引くという傾向がある[30]

太平洋におけるアリューシャン低気圧と大西洋におけるアイスランド低気圧との間には、一方の気圧が低い時は他方の気圧が高いというシーソーの関係が成り立つ[31]。ここで、本節冒頭で取り上げた北極振動指数/北大西洋振動との接点を見出すことができる。太陽黒点数の変動に対する北大西洋振動の変動に3-4年の遅延があることは既に述べたが、アリューシャン低気圧の遅延は1年である[32]のに対して、アイスランド低気圧は2年である。ここから因果関係を推測すると、アリューシャン・アイスランド低気圧シーソーは、まずアリューシャン低気圧の方から始まり、それがアイスランド低気圧に及び、それが北大西洋振動をもたらしていると考えることができる。そこで、太陽活動の影響を以下の表のようにまとめることができる。

太陽活動がテレコネクションに与える影響
太陽活動 極大 極小
成層圏における夏/冬半球間の温度勾配 大きくなる 小さくなる
北極成層圏下部の冬の極渦 強くなって、北極に留まる 弱くなって、北極からはみ出る
北極成層圏下部の冬の気温 低くなる 高くなる
ジェット気流と偏西風 強くなって、西から東へと吹く 弱くなって、蛇行する
ブロッキングの期間 短い 長い
異常気象 起きにくい 起きやすい
冬のアリューシャン低気圧 弱まって、気圧が高くなり、西方移動 強まって、気圧が低くなり、東方移動
冬の太平洋高気圧 北上 南下
ENSOもどき エルニーニョもどき ラニーニャもどき
日本の気候 穏やかな夏と冬 猛暑と厳寒
アイスランド低気圧 強まって、気圧が低くなる 弱まって、気圧が高くなる
アゾレス高気圧 強まって、気圧が高くなる 弱まって、気圧が低くなる
北極振動と北大西洋振動
グリーンランド沖合の冬の水温 低下 上昇
熱塩海洋循環 活発 停滞
ヨーロッパ大陸・北米東岸の冬 温暖湿潤 寒冷乾燥
地中海 乾燥 湿潤

北極から見ると、北太平洋も北大西洋も同じような位置にある。どちらも、太陽活動が低迷すると、ジェット気流と偏西風の蛇行とブロッキングの長期化により、異常気象が起きやすくなるという点で共通点を持つ。

3. 太陽活動と景気循環との関係

景気循環とは、生産や消費などの経済活動が盛んになる好況とそれらが衰える不況とが交互に発生する周期的変動のことである。経済学の主流派は、景気循環を純粋に経済学的に説明しようとするが、景気循環を駆動しているのは、経済外的な要因、すなわち太陽活動の変動ではないのかという説が19世紀から存在した。本節では、この説を紹介しつつ、太陽活動の変動と景気循環との間に相関性があるかどうかを確かめたい。

3.1. 太陽活動とジュグラー循環との関係

ジュグラー循環(Juglar cycle)とは、フランスの経済学者、ジョゼフ・クレマン・ジュグラー(Joseph Clément Juglar, 1819年 – 1905年)がその存在を主張した約7-11年で繰り返される景気拡大と縮小のサイクルである[33]。このサイクルを太陽黒点数の変動で最初に説明しようとしたのは、イギリスの経済学者、ウィリアム・スタンリー・ジェヴォンズ(William Stanley Jevons, 1835年 – 1882年)である。ジェヴォンズよりも前に、イギリスの天文学者、フレデリック・ウィリアム・ハーシェル(Frederick William Herschel, 1738年 – 1822年)は、太陽黒点数と小麦の価格が連動することを指摘していた[34]。ジェヴォンズは、それを承けて、農作物の価格の変動がジュグラー循環をもたらすと考えたのだ。

ジェヴォンズは、1878年の論文で、東インド会社がインドに輸出する商品の価格が、1710-11年、1721-22年、1731-32年と、10年おきにピークに達していることに注目した[35]。以下の太陽黒点数の変動グラフを見てもわかる通り、これらは極大期から極小期に向けて、太陽黒点数が減少する時期に相当する。

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1749年から2019年にかけての太陽黒点数の推移(13カ月移動平均)。1748年以前は推測。Source: SILSO (Sunspot Index and Long-term Solar Observations). “Yearly mean and monthly smoothed sunspot number.” Royal Observatory of Belgium, Brussels. 2019.01.08.

ジェヴォンズは、1879年の論文では、デリーの小麦粉の価格が、1763年、1773年、1783年、1792年、1803年、1826年にピークに達し、かつその時期に商業危機が起きていることに注目している[36]。1826年を除けば、やはり、極大期から極小期に向けての時期に位置する。図を見てもわかる通り、1790年から1830年にかけてのダルトン極小期(Dalton Minimum)は太陽活動が長期にわたって低迷しており、規則性が失われている。デリーの小麦粉の価格は、1812年、1820年にも小さなピークに達しているので、ほぼ十年おきに極大期から極小期に向けての時期に価格が高騰するという規則性は維持されているが、商業危機は、1810年と1815年に起きており、対応していない。それでも、極小期に向けての時期に商品価格が高騰し、商業危機が起きやすくなるという傾向はあると言える。

ジェヴォンズは、太陽活動が農業を通じて景気に影響を与えると考えたが、農作物の価格の高騰や暴落が景気を左右するという因果関係は逆ではないのかと疑うこともできる。すなわち、景気がよくなることで商品価格が高騰し、商業危機が起きることで商品価格が暴落するというように考えることもできるのである。1934年に、カルロス・ガルシア=マタ(Carlos Garcia-Mata)とフェリックス・シャフナー(Felix Shaffner)は、米国において太陽活動の変動と工業生産高の変動との間には相関性があるが、農業生産高(重量ベース)との間にはないことから、太陽活動の変動は、農業を媒介とせずに、直接工業に影響を与えているという仮説を提示した。この論文では、1875年から1931年までの期間にわたる、太陽活動と米国における製造業の総生産量と関係を示したグラフ(図16)を掲載している。一番上の実線グラフは、太陽活動の指標の加重移動平均で、その下の実線グラフは、農業と鉱業を除く製造業の総生産量の加重移動平均である。一番下の両者の重ね合わせを見れば、連動していることがよくわかる。

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1875年から1931年までの期間にわたる、太陽活動と米国における製造業の総生産量と関係。太陽活動の指標は、グリニッジ天文台とコダイカナル天文台が観測した太陽関連のデータをもとに英国王立天文学会が作成したものを使用し、経済データは、W.M.パーソンズがまとめた米国における農業、鉱業、製造業の指数[37]のうちの製造業の指数を使用している。点線は年別の値、実線は加重移動平均値をつないだもの。Source: Garcia-Mata, Carlos, and Felix I. Shaffner. “Solar and Economic Relationships: A Preliminary Report.” The Quarterly Journal of Economics 49, no. 1 (November 1, 1934): 1–51. Chart 2. p. 14.

太陽活動の変動は、気候を変えることで農業に影響を与えるはずなのに、なぜ農業生産高(重量ベース)との間には相関性がないのか。世界各国の太陽活動と小麦の生産高の相関性を調べた論文[38]によると、相関性が正の国もあれば、負の国もあり、米国のように相関性がない国もある。それはおそらく、太陽活動の変動が気候を変えるのに1年から4年のラグがあり、地域によってどれだけ遅れるかが違うために、11年周期のような短い周期では、広域的にはっきりした相関性が現れないのだろう。

もしも太陽活動が、農業を媒介とせずに直接製造業に影響を与えるとするなら、それはどのようなメカニズムによって起こるのか。ガルシア=マタとシャフナーは、景気循環を人間の心理で説明するアーサー・セシル・ピグー(Arthur Cecil Pigou, 1877年 – 1959年)の学説[39]を引用しつつ、「太陽活動の変動が人間の心理的反応に直接、あるいは何らかの地上のメカニズムを通して影響を与えると仮定する必要がある[40]」と言っている。

既に確認したとおり、太陽活動が活発になると、磁気嵐が激しくなり、それが脳波に摂動効果をもたらす。すると人々は冷静な判断力を失い、投機が過熱して好景気になる。太陽活動が不活発になると、磁気嵐も治まり、人々は冷静な判断力を取り戻し、投機バブルが崩壊する。こういう説明が考えられる。1924年に、ソ連の科学者、アレクサンドル・チジェフスキー(Алекса́ндр Чиже́вский, 1897年 – 1964年)は、ロシア革命をはじめとするヨーロッパの主要な革命が太陽黒点数の極大期に起きていることを発見した[41]。革命の熱狂は、バブルの熱狂と同様に、磁気嵐が吹き荒れ、人々が冷静な判断ができない時に、起きやすくなるということである。

これ以外に可視光が投資家心理に与える影響も原因として加えることができる。太陽定数は、極大期においてわずかではあるが増加する。また、スベンスマルクの原理が成り立つ気候レジームにおいては、太陽活動の活発化は晴天の日を増加させる。1982年から1997年までの26カ国における朝の日差しと株式市場インデックスのリターンとの関係を調べた研究によると、日光は株価の収益と強い相関があることがわかった[42]。晴れの日の方が、そうでない時よりも株価は上がりやすくなるということだ。

また、時間とともに日照時間が短くなる秋から冬にかけての季節には、季節性情動障害(Seasonal Affective Disorder=SAD)が発症しやすく、投資家たちも鬱になりやすくなる。このため、高緯度地域の市場では、株価の収益は低下しやすい。SAD効果と名付けられたこの現象は、季節が逆になる南北両半球で確認されることから、偶然ではないと考えられている[43]。夏(特に7月)に「サマー・ラリー」で上昇した株価が秋(特に9月)になると下落しやすくなるという米国の株式市場のアノマリーは、通常タックス・ロス・セリング(節税対策)のためと説明されることが多いが、それに加えて、SAD効果で説明することもできる。そして、一年よりももっと長い周期、すなわちシュワーベ周期においても、雲量が増えて、日照時間が短くなりがちな太陽活動の低迷期に投資が減速して不況になりやすいという説明も可能になる。

もちろん、投資家の心理に影響を与える要因は他にもたくさんある。政府や中央銀行の政策変更もそうだ。ガルシア=マタとシャフナーが調べたのは、レッセ・フェール(自由放任)の経済政策が採られていた1875年から1931年までの時期の米国の経済である。政治的要因が投資家の心理に与えるケースは比較的少なかった。しかし、1929年末に世界恐慌が起きてから今日に至るまで、米国は、財政政策または金融政策(またはその両方)を通じて市場経済に積極的に介入するようになった。はたして、1931年以降も、ガルシア=マタとシャフナーが見出したような明確な対応関係はあるのだろうか。

そこで、太陽活動と経済の関係を調べた最近の研究成果を見てみよう。物理学者で経営コンサルタントのセオドア・モディス(Theodore Modis, 1943年 – )は、2007年に出版した論文「太陽黒点、GDP、株式市場」で、GDPや株価の長期的トレンドとの偏差が、太陽活動の変動の影響であるかどうかを調べた。以下の図は、1920年から2007年にかけての時期における米国GDPの11年移動平均線との偏差と太陽黒点数の変動とを重ね合わせたものである。

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灰色のグラフは、1920年から2007年にかけての時期における米国GDPの11年移動平均線との偏差(目盛は左側の縦軸)。黒色のグラフは、同時期の太陽黒点数の変動(目盛は右側の縦軸)。矢印は、有意なGDPのピークを示しており、2008年6月を指し示す最後の矢印は、論文執筆時での予測である。Source: Modis, Theodore. “Sunspots, GDP and the Stock Market.” Technological Forecasting and Social Change 74, no. 8 (October 1, 2007): 1508–14. Fig. 4. Percent deviations with respect to the long-term trends as calculated via 11-year moving averages.

矢印で示された経済成長率のピークと太陽活動のシュワーベ周期のピークは対応しているようにも見えるが、1875年から1931年までの時期ほど明確な相関性はない。やはり政府や中央銀行による積極的な景気対策が、相関性を攪乱しているのだろう。

灰色のグラフの1930年代前半に見られる落ち込みは、世界恐慌によるものだ。その後、ニューディールによってやや持ち直すが、すぐに失速した。本格的に回復が始まるのは、1939年の第二次世界大戦開戦以降である。第二次世界大戦は、世界恐慌で生まれたデフレから脱却するための公共事業であり、ルーズベルト大統領にとっては、ニューディールの延長であった。この大規模な財政政策のおかげで、この時期は、経済成長率のピークと太陽活動のシュワーベ周期のピークが完全にずれている。1950年から1953年にかけて行われた朝鮮戦争、1965年から1973年にかけて米国が本格介入したベトナム戦争の時期にも、戦争ケインズ主義によって人為的に作り出されたと考えられる経済成長率のピークが見られる。これら時期においても、経済成長率と太陽活動の連動は、変則的になっている。

次に株式市場への影響を見よう。以下の図は、1925年から2007年にかけての時期におけるダウ平均株価(Dow Jones Industrial Average)の11年移動平均との偏差と太陽黒点数の変動とを重ね合わせたものである。

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灰色のグラフは、1925年から2007年にかけての時期におけるダウ平均株価(Dow Jones Industrial Average)の11年移動平均との偏差(目盛は左側の縦軸)。黒色のグラフは、同時期の太陽黒点数の変動(目盛は右側の縦軸)。矢印は、有意なダウ平均株価上昇率のピークを示しており、2008年6月を指し示す最後の矢印は、論文執筆時での予測である。Image SDource: Modis, Theodore. “Sunspots, GDP and the Stock Market.” Technological Forecasting and Social Change 74, no. 8 (October 1, 2007): 1508–14. Fig. 2. Percent deviations with respect to the long-term trends as calculated via 11-year moving averages.

矢印だけを見ると、シュワーベ周期の極大期と対応しているように見える。しかし、ダウ平均株価上昇率にはそれ以外にも小さなピークがあり、対応関係は明瞭ではない。それでも2007年5月に提出されたこの論文は、これまでの規則性から、ダウ平均株価上昇率と経済成長率が2008年6月にピークに達すると予測した。実際のピークはそれよりも早かったのだが、2008年9月15日に、リーマン・ブラザーズ・ホールディングスが経営破綻し、「リーマン・ショック」と呼ばれる世界金融危機が始まったことで、モディスの「太陽黒点、GDP、株式市場」は、彼が書いた論文の中では最も引用された注目の論文となった。

もとよりこの「予測の的中」は、予測の二重の間違いからたまたまそうなっただけのことで、モディスにとっては誇るべき成果ではなかった。もう一度、上の図17と図18を見られたい。これらの図では、第24サイクルにおける極大期は、2010年末になると予想されていたが、実際には、極小期が予想外に長引いたことにより、2014年の4月になった。そして、ダウ平均株価上昇率と経済成長率のピークは、これまでのように極大期の少し前ではなくて、極小期に出現した。リーマン・ショック後の不況は、これまでのリセッション(景気後退)とはかなり異なるタイミングで起きたのだから、予測が当たったように見えるのは、偶然によるものだったのだ。

モディスが米国経済で発見した一般的傾向は、他の国の経済変動でも確認されている。2015年に、IMFのシニア・エコノミスト、ミハイル・ゴルバネフ(Mikhail Gorbanev)は、先進諸国のリセッションの開始時期と太陽活動の変動との関係を調べた論文を発表した。以下の図は、1962年から2013年にかけてのOECD諸国における景気先行指数と太陽活動の25カ月移動平均線を重ね合わせたものである。太陽黒点数の極大期より少し前に景気先行指数はピークに達し、極大期からしばらくしてから赤色の矢印で示した谷が現れる。

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緑色のグラフは、1962年から2013年にかけてのOECD諸国における景気先行指数(CLI=Composite Leading Indicators)の25カ月移動平均線(目盛は右側の縦軸)。オレンジ色のグラフは、太陽黒点数の25カ月移動平均線(目盛は左側の縦軸)。Source: Gorbanev, Mikhail. “Can Solar Activity Influence the Occurrence of Economic Recessions?MPRA Paper. University Library of Munich, Germany, February 2015. Figure 10. Solar Cycle and OECD CLI, 1962 – 2013.

太陽黒点数の変動を24カ月遅らせると、OECDの景気先行指数との間に有意(P<0.0001)な負の相関性(-0.18)が得られる。OECDにBRICsなど新興国六か国の景気先行指数を加えると、相関性は、-0.20となる。このことは、太陽黒点数の極大期から2年経過すると、景気先行指数が底を打つ傾向があるということである。

実際のリセッションは、景気先行指数の低下よりも遅れてやってくる。以下の図は、1965年から2014年までの太陽活動とG7諸国のリセッションの関係を示したものである。縦軸の目盛の3.0は、対応する時期に平均すると7か国中3か国がリセッションに陥っているという意味である。横軸の0は、太陽黒点数が極大になっている時点である。太陽黒点数の周期の第20サイクルから第23サイクルまでの平均値は、青線で描かれている。これまで1年後から3年後にリセッションに陥っていることが多かったということである。

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1965年から2014年までの太陽活動とG7諸国のリセッションの関係。現在進行中の第24サイクルは、図中では赤色の線で描かれている。このサイクルは、これまでのサイクルとはやや異なる動きをしている。Source: Gorbanev, Mikhail. “Can Solar Activity Influence the Occurrence of Economic Recessions?MPRA Paper. University Library of Munich, Germany, February 2015. Figure 6. Average of G7 Recession Months in 1965-2014.

青線のグラフを見ると、極大期の1年後から3年後にある大きな山とは別に、その前後に小さな山があることに気が付く。景気循環論では、一回のジュグラー循環に約40ヶ月を周期とするキチン循環が三回現れると言われている。キチン循環は、英国の経済学者ジョセフ・キチン(Joseph Kitchin, 1861年 – 1932年) が1923年の論文[44]で提案した在庫循環で、他の二つの山はキチン循環で説明できそうだ。

ここでもう一度図20を見られたい。赤い矢印で示された谷は、極大期から1年後から3年後に現れるリセッションに対応している。しかし、緑色の曲線は、その後、極小期のあたりでもう一度谷を形成している。1973年の石油危機、1987年のブラック・マンデー、1997年のアジア通貨危機、1998年のロシア財政危機、2008年のリーマン破綻による世界金融危機といったイベントが発生し、谷間を形成している。

ゴルバネフは、2015年2月に執筆した論文で、第24サイクルにおける極大期が2014年4月であったことをふまえ、2015年の終わりにはリセッションが始まるリスクが高まると予測したが、この予測は外れた。2015年の後半から2016年の春までチャイナ・ショックと呼ばれている中国発の世界同時株安が起きたが、それは実体経済のリセッションをもたらさなかった。なぜ過去の経験則が今回当てはまらなかったのだろうか。

現在進行中の第24サイクルにおける経済は、これまでとは異なるところがある。2007年末から2009年にかけての極小期で起きたサブプライム住宅ローン危機とリーマン破綻による世界金融危機は、期間こそ長くはなかったものの、衝撃の大きさは百年に一度と言われるぐらいで、デフレを回避するべく、日米欧の中央銀行は大規模な量的金融緩和を長期にわたって行った。おそらく、そのため、本来なら2015年から始まるはずのリセッションが先延ばしになったのだろう。

特に2017年に就任したトランプ大統領は、大型減税や公共投資の増額といった本来不況期に行うべき政策を好況期に行った結果、日米では戦後最長の景気拡大が続いている。しかし、景気拡大がいつまでも続くことはない。2007年末~2009年の期間から11年経過した2018年末~2020年の期間は、太陽黒点数との関係で状況が似ているので、要注意である。

3.2. 太陽活動とコンドラチェフ循環との関係

ジュグラー循環よりも長期の景気循環として、クズネッツ循環(Kuznets cycle)とコンドラチェフ循環(Kondratieff cycle)がある。それぞれ、太陽黒点数のヘール周期と短期のグライスベルグ周期(吉村周期)に対応しているが、社会科学の分野でより重要なのは、コンドラチェフ循環である。コンドラチェフ循環は、約55年を周期とする、物価と金利のサイクルで、5回のジュグラー循環から成り立っている。ロシアの経済学者ニコライ・コンドラチエフ(Никола́й Кондра́тьев, 1892年 – 1938年)がその存在を主張した[45]ことから、そう呼ばれるようになった。

以下の図の黒色の線は、世界の一人当たり年間エネルギー消費量がS字トレンドからどれだけ偏差しているかを経年グラフにしたものである。 広い灰色の帯は56年周期の正弦波で、これと正の相関(0.72)がある。

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黒線は世界の一人当たり年間エネルギー消費量のロジスティック曲線からの偏差、灰色のバンドは理想化された56年周期の正弦波。Source: Modis, Theodore. “A Hard-Science Approach to Kondratieff’s Economic Cycle.” Technological Forecasting and Social Change 122 (September 1, 2017): 63–70. Fig. 3. Deviations from an S-curve trend on world energy consumption per capita.

一般的な物価変動の波は、これよりももっと前からある。以下の図の黒色の線は、1590年から2014年にかけて英国の卸売物価指数を55年移動平均を基準にして27年間で平滑化したグラフである。灰色の波は、55.8年を周期とした正弦波で、理想化されたモデルと比べると不規則だが、星印(*)に着目すると、ほぼ55年ごとに物価が上下していることがわかる。物価が上昇すれば名目金利も上昇するので、物価の波動は金利の波動でもある。

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1590年から2014年にかけて英国の卸売物価指数の変動。Source: Modis, Theodore. “A Hard-Science Approach to Kondratieff’s Economic Cycle.” Technological Forecasting and Social Change 122 (September 1, 2017): 63–70. Fig. 11. The U.K. Wholesale Price Index smoothed over a rolling 27-year period with respect to a 55-year moving average.

このグラフからわかるもう一つのことは、英国で産業革命が起きた18世紀の末から振幅が大きくなっていることである。産業革命による生産力の増大それ自体は物価を押し下げる要因である。しかし生産力の増大は同時に人口爆発による経済の拡大をもたらし、それは物価を押し上げる要因になっている。コンドラチェフ循環では、産業革命以降の波動は特に重視され、以下の表にまとめたように、各波動に通し番号がつけられている。

コンドラチェフ循環
通番 谷底 頂点 谷底
第一波 1789-1793年 1810-1817年 1844-1851年
第二波 1844-1851年 1870-1875年 1890-1896年
第三波 1890-1896年 1914-1920年 1939-1950年
第四波 1939-1950年 1968-1974年 1984-1991年
第五波 1984-1991年 2008-2010年 2045年頃?

今日の経済学者は、コンドラチェフ循環は技術革新によって起きると考えている。技術革新によって新しい産業が生まれると、経済は成長し、インフレになる。これが波動の上昇局面である。しかし技術革新が一巡すると、経済成長は低迷し、デフレになる。これが波動の下落局面である。しかし、この下落局面において、次の技術革新につながる重要な科学的発明や技術的ブレイクスルーがあり、次の上昇局面で普及していく。技術革新による新産業とは、第一波では、蒸気機関を使った繊維産業、第二波では、製鉄業と鉄道産業、第三波では、電気産業と化学産業、第四波では、自動車産業、航空産業、石油化学産業、そして現代の第五波では、情報産業やバイオ産業である。第五波が終わるのは、2045年頃という計算になる。カーツワイルがシンギュラリティと位置付ける年である。それ以降に起きる第六波は、人工知能が主導する新産業ということになりそうだ。

経済学者は、他の専門家たちが自分たちの専門分野に対してそうするように、経済を独立した分野として扱いたがるものだ。しかし、私はコンドラチェフ循環を経済システムに内在する自律的な循環とは認識しない。既に述べたとおり、地球の気候には、50~70年周期の気候レジーム・シフトのサイクルがある。ここで図6を見直してみよう。バンドパス・フィルターをかけた北太平洋指数(緑色のグラフ)の谷底と頂点が、コンドラチェフ循環のそれとほぼ一致している。レジーム・シフトを日本語に訳すと、体制交代といったところだが、それはたんに気候の体制を交代させるだけでなく、経済や政治など社会システムの体制をも交代させる。

コンドラチェフ循環の上昇局面では、戦争が頻発し、それが物価を上昇させる。そして頂点で国際政治のレジームが確立する。第一波動の上昇局面は、英国がフランスとの覇権争いに勝利した時期で、1789年のフランス革命に始まって1815年のナポレオン戦争の終結で終わる。第二波動の上昇局面は、プロイセン王国(後のドイツ帝国)が普墺戦争や普仏戦争を経てヨーロッパ大陸の覇者として台頭し、ビスマルク体制が確立した時期である。第三波動の上昇局面は、英国がドイツとの覇権争いに勝利した時期で、1918年の第一次世界大戦の終結で終わる。第四波動の上昇局面は、米国の覇権に最初は日独伊の枢軸国が、次にソ連を中心とした社会主義諸国が挑んだ期間で、ベトナム戦争が終わるまで、戦争が相次いだ。上昇局面で確立した冷戦体制は、その後の下落局面で、社会主義陣営の自壊という形で終わった。第五波動の上昇局面は、米国とイスラム文明との「文明の衝突」として特徴づけられ、1991年の湾岸戦争から始まって2010年のイラク戦争の終結で終わる。

太陽黒点数との関係では、コンドラチェフ循環は逆相関となる。すなわち、太陽黒点数が長期的に減少するときは、気候が悪化し、資源不足からインフレになりやすいため、コンドラチェフの波動は上昇局面となる。逆に太陽黒点数が長期的に増加するときは、気候が好転し、資源が豊富となってデフレになりやすいため、コンドラチェフの波動は下降局面となる。11周期の極大期で革命が起きやすいことは既に述べたが、55年周期でも同じで、太陽活動が活発なコンドラチェフ循環の谷間では、激しい磁気嵐のおかげで人々は冷静な判断力を失い、戦争を起こしやすくなると考えることができる。

太陽活動の55年周期は、19世紀後半には既にルドルフ・ウォルフ(Rudolf Wolf, 1816年 – 1893年)によって提案されていたらしい[46]が、日本では、吉村宏和がその存在を主張したことから、吉村周期とも呼ばれている。吉村は、1979年の論文で、シュワーベ周期を以下の図のようにグルーピングできると主張している。

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吉村周期。縦軸は年平均の太陽黒点相対数横軸は西暦。各山の中のアラビア数字は、シュワーベ周期のサイクル数で、五つの基本周期からなる各山脈の上のローマ数字は、55年周期のグランド・サイクルの数を示す。Source: Yoshimura, H. “The Solar-Cycle Period-Amplitude Relation as Evidence of Hysteresis of the Solar-Cycle Nonlinear Magnetic Oscillation and the Long-Term 55 Year Cyclic Modulation.” The Astrophysical Journal 227 (February 1, 1979): 1047–58. p. 1049.

このグラフを見ると、(Ⅳ)と記された吉村周期だけが、明確な山を形成していないことがわかる。これは、吉村周期よりももっと長期の周期であるドフリース周期(シュース周期)の谷間にあたるからである。次の節では、こうした長期の周期と人類文明の関係を見ていくことにしたい。

4. 太陽活動と人類文明の関係

多くの経済学者は、景気循環が資本主義経済特有の無計画性から生まれるものと考えている。しかし、資本主義社会に見られる景気循環と同じような成長率の波動は、社会主義経済にも見られた。また、詳しいデータは入手困難であるが、資本主義が成立する以前から、成長の波はあったと考えられている。本節では、太陽活動の長期的な周期が人類社会にどのような影響を与えたかを文明論的に考察したい。

4.1. 太陽活動の長期周期と人類文明の関係

ドフリース周期(de Vries cycle)とは、約210年の太陽活動の周期で、シュース周期(Suess cycle)とも言う。オランダの物理学者、ヘッセル・ドフリース(Hessel De Vries, 1916年 – 1959年)およびオーストリアの物理化学者、ハンズ・エドアルト・スース(Hans Eduard Suess, 1909年 – 1993年)に因んで、そう呼ばれている。今日、最終氷期に形成された氷成堆積物に含まれるベリリウム同位体(10Be)濃度のスペクトル解析からその存在が確認されている[47]のだが、以下の放射性炭素同位体(14C)濃度から復元された気候変動のグラフ(図24)からも、ほぼ210年間隔で気温が低い谷間の期間(Minimum 極小期)が現れていることが確認できる。

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放射性炭素同位体(14C)濃度をプロキシー・データーとして復元した中世から近代にかけての気候変動のグラフ。横軸はBP(Before Present)で、1950年から目盛の数字を引くことで、西暦に換算できる。Source: “Changes in carbon-14 concentration in the Earth’s atmosphere, which serves as a long term proxy of solar activity. Note the present day is on the right-hand side of this figure.” U.S. Geological Survey. “The Sun and Climate” Licensed under CC-0. Modified by me.

過去千年間のドフリース周期は以下の通り。なお、時代が下るにしたがって間隔が短くなっており、別の周期の影響も考えられる。名称も含めて、将来見直されるかもしれない。

  • 1010-1050年 オールト極小期(Oort Minimum)
  • 1282-1342年 ウォルフ極小期(Wolf Minimum)
  • 1460-1550年 シュペーラー極小期 (Spörer Minimum)
  • 1645-1715年 マウンダー極小期 (Maunder Minimum)
  • 1790-1830年 ダルトン極小期 (Dalton Minimum)
  • 1878-1933年 グライスベルク極小期(Gleissberg Minimum)
  • 2009-2133年 エディ極小期(Eddy Minimum)

2019年現在はエディ極小期にあたる。2009年から2019年にかけてのシュワーベ周期第24サイクルの山は低かったし、今後も太陽活動は低下する見込みだ。このため、今後とも、過去10年間と同様に、ブロッキングの期間が長くなり、猛暑、厳寒、豪雨、旱魃といった異常気象が起こり続けると予想される。温室効果ガスが原因で異常気象が起きると主張している人もいるが、原因はそれだけではないだろう。マウンダー極小期も、太陽活動の低迷がもたらしたブロッキングの長期化が原因であるという説が出されている[48]

オールト極小期の頃の気温は、中世温暖期と呼ばれるだけあって高い。マウンダー極小期の頃の気温は、近代小氷期と呼ばれるだけあって低い。近代小氷期のような小氷期を形成するサイクルは、2300年ほどの周期を持ち、オーストリアの遺跡名からハルシュタット周期(Hallstatt cycle)と呼ばれている。ハルシュタット周期の正体は、木星、土星、海王星、天王星の位置関係が戻る2318年の周期と考えられている[49]。これら太陽系における最も重い四つの惑星の配置によって、太陽の重心と太陽系の重心の間にずれが生じ、ずれが起きると、太陽が振動して活動が活発になるというのである。

もちろん、惑星は他にもあるし、惑星の配置が太陽に及ぼす影響も他にもある。惑星の配置が太陽活動に影響を与え、太陽活動が地球上の私たちに影響を与えるとするなら、太陽活動を直接計測する手段を持たなかった古代の人々が、惑星の位置関係から国家の運命を占おうとした所謂占星術も、あながちたんなる迷信とは言い切れないだろう。

占星術の話は措くとして、ハルシュタット周期によるものと思われる寒冷化は最終氷期後の完新世に五回あった(表 3)。興味深いことに、農業革命、都市革命、精神革命、産業革命という、完新世の人類史を画期する四つの重要な革命は、気候が寒冷化する、つまり太陽黒点数が減少する時に起き、太陽黒点数が増えて、気候が温暖になると、社会は安定期を迎え、特筆すべき出来事に乏しくなるという意味での暗黒時代になる傾向がある。

完新世の五つの革命
西暦 出来事
紀元前9000~8000年 第一次農業革命(食糧生産革命)
紀元前7500~6000年 第二次農業革命(二次産物革命)
紀元前3500~2500年 都市革命(四大文明の誕生)
紀元前1000~400年 精神革命(枢軸時代)
紀元後1280~1715年 産業革命(工業革命)

では、なぜ太陽活動が低迷していた時期に、人類史上重要な革命が起きたのか。最後に、これまでの認識をふまえて、私なりの説明を行いたい。

4.2. エントロピー史観で人類史を理解する

人間は、物質システムとして物質エントロピーを縮減し、情報システムとして情報エントロピーを縮減している。太陽活動の長期的な変動は、二つのエントロピーの縮減に影響を与えると考えることができる。すなわち、太陽活動が活発な時は、物質エントロピーの縮減を促すが、情報エントロピーの縮減を妨げる。反対に、太陽活動が不活発な時は、物質エントロピーの縮減を妨げるが、情報エントロピーの縮減を促す。

もう少し具体的に説明しよう。太陽活動が活発な時は、磁気嵐が激しくなり、人間の神経システムが行う情報処理を攪乱する。つまり、情報エントロピーが増大して、情報処理(情報エントロピーの縮減)が困難になる。他方で、紫外線の放射強度が高まることで、夏半球でより多くの紫外線がオゾン層によって吸収されて発熱し、冬半球の極との間の温度勾配が増大する。この温度格差の拡大が、極渦を強化し、物質エントロピーの縮減を促す。

一般的に言って、高熱源と低熱源の温度格差が大きくなると熱機関がより多くのエントロピーを縮減する仕事ができる。熱機関としての地球も、成層圏における温度格差が大きくなることで、より多くのエントロピーを縮減する仕事ができるようになる。その仕事とは、地球における大気と水の循環運動である。ちょうど血液循環が人体において栄養と老廃物と熱とを運ぶことで、各細胞が行うエントロピーの縮減を可能にしているように、大気と水の循環が地球において栄養塩と熱とを運ぶことで、各生命が行うエントロピーの縮減を可能にする。

私たち人類にとっての最大の資源の源は太陽光である。低エントロピーな太陽光を資源として、植物は光合成をおこない、その低エントロピーな食料を直接あるいは間接に食べることで、動物たちは生命を維持している。それゆえ、太陽活動が活発になって、太陽定数がわずかでも増加することは、生命システムが物質エントロピーを縮減することに相応の貢献をする。しかし、太陽活動の増大はこれまで述べたメカニズムを通じてそれ以上の貢献をしている。

太陽活動が低迷すると、これとは逆のことが起きる。太陽定数がわずかに減少するが、これ自体は大したことはない。問題は、極渦が弱まって、ブロッキングが長期化することだ。ブロッキングは、大気と水の循環運動を停滞させ、猛暑、厳寒、豪雨、旱魃といった異常気象をもたらす。熱塩海洋循環も停滞し、熱と栄養塩の分配にも支障をきたす。ちょうど血液循環が滞ると体調が悪化するのと同じで、大気と水の循環運動の停滞は、生命システムによる物質エントロピーの縮減を妨げる。他方で、磁気嵐が静まり、情報エントロピーの縮減は容易になる。だから、人類は、気候の悪化という試練を知的能力で乗り切ることができる。

最終氷期以降の人類の進歩は、決して一様なスピードで成し遂げられたのではない。画期的なイノベーションにより人類社会が大きく変わった革命の時期と大きな変革がない安定の時期が2300年ほどのハルシュタット周期で繰り返されてきた。私は、ハルシュタット周期にしたがった革命と安定のサイクルを≪革命を起こす必要≫と≪革命を成し遂げる能力≫という二つの視点から説明したい。

太陽活動が低迷すると、物質エントロピーの縮減が困難となり、人類社会は危機に瀕する。だから≪革命を起こす必要≫は増える。他方で情報エントロピーは減少するので、≪革命を成し遂げる能力≫も向上する。それゆえ、ハルシュタット周期の谷間では革命が起きる。反対に太陽活動が活発になると、物質エントロピーの縮減は容易になる、だから≪革命を起こす必要≫は減る。他方で情報エントロピーは増大するので、≪革命を成し遂げる能力≫も低下する。革命の必要も能力もないなら、革命は起きない。それゆえ、ハルシュタット周期の頂上では現状維持となる。

人類は、文明の進歩を通じて、その力を増大させてきた。人類の力が大きくなるにつれて、自然環境の影響を受けにくくなるだろう。しかし、それは逆に言えば、過去の人類は自然環境の変化を大きく受けていたということである。だから、人類の歴史を振り返るうえで、エントロピー史観に基づく理解は重要であると言える。

5. 関連書籍

6. 参照情報

  1. 柴田 一成.『太陽の科学 磁場から宇宙の謎に迫る』. NHK出版 (2010/1/27). p.47.
  2. “Sharp increases in geomagnetic activity (magnetic storms) and solar flare activity produce perturbing effects on the Electroencephalogram, leading SF[structural function]1 measures to extreme values and often to maxima.” Rozhkov, V. P., M. I. Trifonov, S. S. Bekshaev, N. K. Belisheva, S. V. Pryanichnikov, and S. I. Soroko. “Assessment of the Effects of Geomagnetic and Solar Activity on Bioelectrical Processes in the Human Brain Using a Structural Function.” Neuroscience and Behavioral Physiology 48, no. 3 (March 2018): 317–26.
  3. “The difference between the quietest and the most disturbed days was of about 6 to 8 mm Hg for 24-h systolic and diastolic BP.” Ghione, S, L Mezzasalma, CDel Seppia, and F Papi. “Do Geomagnetic Disturbances of Solar Origin Affect Arterial Blood Pressure?Journal of Human Hypertension 12, no. 11 (November 1998): 749–54.
  4. “An increase in the incidence of myocardial infarction in association with magnetic storms, reported by several investigators from Russia, Israel, Italy and Mexico, accounts in Minnesota for a 5% (220 cases/year) increase in mortality during years of maximal solar activity by comparison with years of minimal solar activity.” Cornélissen, Germaine, Franz Halberg, Tamara Breus, Elena V. Syutkina, Roman Baevsky, Andi Weydahl, Yoshihiko Watanabe, et al. “Non-Photic Solar Associations of Heart Rate Variability and Myocardial Infarction.” Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Space Storms and Space Weather, 64, no. 5 (March 1, 2002): 707–20.
  5. “There was a significant negative correlation between daily paroxysmal atrial fibrillation and geomagnetic activity level.” Stoupel, E., J. N. Martfel, and Z. Rotenberg. “Paroxysmal Atrial Fibrillation and Stroke (Cerebrovascular Accidents) in Males and Females above and below Age 65 on Days of Different Geomagnetic Activity Levels.” Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology 5, no. 3–4 (December 1994): 315–29.
  6. “We focus on the helicity oscillations that were recently found in simulations of the current-driven, kink-type Tayler instability, which is characterized by an m=1 azimuthal dependence. We show how these helicity oscillations may be resonantly excited by some m=2 perturbations that reflect a tidal oscillation. Specifically, we speculate that the tidal oscillation of 11.07 years induced by the Venus–Earth–Jupiter system may lead to a 1:1 resonant excitation of the oscillation of the α-effect. Finally, we recover a 22.14-year cycle of the solar dynamo in the framework of a reduced zero-dimensional α–Ω dynamo model.” Stefani, F., A. Giesecke, N. Weber, and T. Weier. “Synchronized Helicity Oscillations: A Link Between Planetary Tides and the Solar Cycle?Solar Physics 291, no. 8 (October 1, 2016): 2197–2212.
  7. “Configuration recurrences of Venus, Earth and Jupiter at intervals of 11.1928695 years, 22.385739 years, 44.771478 years, 89.542966 years and 179,085912 years are here described.” Bollinger, Clyde J. “A 44.77 Year Jupiter-Venus-Earth Configuration Sun-Tide Period in Solar Climatic Cycles.” Proceedings of the Oklahoma Academy of Science 33 (1952): 307–11.
  8. IPCCは、0.08%だと言っていた。The Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2001, The Scientific Basis, 6.11.1.1.しかし、これは過小評価で、NASAによれば、0.1%である。NASA. “Solar Variability: Striking a Balance with Climate Change.” 05.07.2008.
  9. “Using SORCE, scientists have learned that about 1,361 watts per square meter of solar energy reaches Earth’s outermost atmosphere during the sun’s quietest period. But when the sun is active, 1.3 watts per square meter (0.1 percent) more energy reaches Earth. “This TSI measurement is very important to climate models that are trying to assess Earth-based forces on climate change," said Cahalan. Over the past century, Earth’s average temperature has increased by approximately 0.6 degrees Celsius (1.1 degrees Fahrenheit). Solar heating accounts for about 0.15 C, or 25 percent, of this change, according to computer modeling results published by NASA Goddard Institute for Space Studies researcher David Rind in 2004” NASA. “Solar Variability: Striking a Balance with Climate Change.” 05.07.2008.
  10. “The best estimate from our assessment of the most reliable TSI reconstruction gives a 7-year running mean RF between the minima of 1745 and 2008 of 0.05 Wm-2. Our assessment of the range of RF from TSI changes is 0.0 to 0.10 Wm-2 which covers several updated reconstructions using the same 7-year running mean past-to-present minima years” IPCC (Myhre, G., D. Shindell, F.-M. Breon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Lamarque, D. Lee, B. Mendoza, T. Nakajima, A. Robock, G. Stephens, T. Takemura and H. Zhang). Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (ed. by Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley) . Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Chapter 8. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. p. 689.
  11. “We find that the observed variation of 3–4% of the global cloud cover during the recent solar cycle is strongly correlated with the cosmic ray flux. This, in turn, is inversely correlated with the solar activity.” Svensmark, Henrik, and Eigil Friis-Christensen. “Variation of Cosmic Ray Flux and Global Cloud Coverage—a Missing Link in Solar-Climate Relationships.” Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 59, no. 11 (July 1997): 1225–32.
  12. “Although there is some evidence that ionization from cosmic rays may enhance aerosol nucleation in the free troposphere, there is medium evidence and high agreement that the cosmic ray-ionization mechanism is too weak to influence global concentrations of CCN or droplets or their change over the last century or during a solar cycle in any climatically significant way.” IPCC (Boucher, O., D. Randall, P. Artaxo, C. Bretherton, G. Feingold, P. Forster, V.-M. Kerminen, Y. Kondo, H. Liao, U. Lohmann, P. Rasch, S.K. Satheesh, S. Sherwood, B. Stevens and X.Y. Zhang) Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (ed. by Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley) . Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Chapter 7. Clouds and Aerosols. p. 614.
  13. “Spectra obtained by the Multi‐Taper‐Method suggest that these regime shifts are associated with 50–70 year climate variability over the North Pacific and North America.” Minobe, Shoshiro. “A 50–70 year climatic oscillation over the North Pacific and North America." Geophysical Research Letters 24, no. 6 (1997): 683-686.
  14. “A regime shift results from simultaneous phase reversals between pentadecadal and bidecadal variations, which synchronize with one another at a relative period of three. The pentadecadal variation, which is observed in both winter and spring seasons, provides the basic timescale of regime shifts, while the bidecadal variation, which is observed only in winter, characterizes the rapidity of the shifts.” Minobe, Shoshiro. “Resonance in Bidecadal and Pentadecadal Climate Oscillations over the North Pacific: Role in Climatic Regime Shifts.” Geophysical Research Letters 26, no. 7 (April 1, 1999): 855–58.
  15. Hale, George E., Ferdinand Ellerman, S. B. Nicholson, and A. H. Joy. “The Magnetic Polarity of Sun-Spots.” The Astrophysical Journal 49 (April 1919): 153.
  16. “the century-type cycle of Gleissberg has a wide frequency band with a double structure consisting of 50–80 years and 90–140 year periodicities.” Ogurtsov, M.G., Yu.A. Nagovitsyn, G.E. Kocharov, and H. Jungner. “Long-Period Cycles of the Sun’s Activity Recorded in Direct Solar Data and Proxies.” Solar Physics 211, no. 1/2 (2002): 371–94.
  17. “The evolutionary trajectories in period-amplitude phase space verified the hysteretic nature of the observed cycle and revealed long-term (55 year instead of the previously claimed 80 year) periodic modulations, called here 55 year grand cycles. Each 55 year grand cycle forms a loop in the phase space, and the characteristics of each 11 year cycle depend on its position in the ascending or descending phase of the grand cycle.” Yoshimura, H. “The Solar-Cycle Period-Amplitude Relation as Evidence of Hysteresis of the Solar-Cycle Nonlinear Magnetic Oscillation and the Long-Term 55 Year Cyclic Modulation.” The Astrophysical Journal 227 (February 1, 1979): 1047–58.
  18. “A possible reason for the sign reversals of SA/GCR effects on the development of extratropical baric systems may be changes in the troposphere-stratosphere coupling depending on the vortex strength. According to Perlwitz and Graf (2001) these changes may be due to different conditions for propagation of planetary waves during the periods of a strong and weak vortex. As a result, the stratosphere influences the troposphere mainly when the vortex is strong and planetary waves propagating upward are reflected back to the troposphere. When the vortex is weak planetary waves can propagate freely upward and only the troposphere influences the stratosphere.” Veretenenko, S., and M. Ogurtsov. “Stratospheric Polar Vortex as a Possible Reason for Temporal Variations of Solar Activity and Galactic Cosmic Ray Effects on the Lower Atmosphere Circulation.” Advances in Space Research 54, no. 12 (December 2014): 2467–77.
  19. “Although solar effects are negligible in blocking frequency for the entire Atlantic sector, other blocking features exhibit significant responses. Low solar Atlantic blocking episodes last longer, are located further east and become more intense than high solar blocking events.” Barriopedro, David, Ricardo García-Herrera, and Radan Huth. “Solar Modulation of Northern Hemisphere Winter Blocking.” Journal of Geophysical Research 113, no. D14 (July 23, 2008).
  20. “The quasi‐biennial oscillation is fairly well simulated by use of a T21 60‐layer general circulation model with moist convective adjustment. ” Takahashi, Masaaki. “Simulation of the Stratospheric Quasi-Biennial Oscillation Using a General Circulation Model.” Geophysical Research Letters 23, no. 6 (March 15, 1996): 661–64.
  21. “We hypothesize that shifts in the latitude of the zero mean zonal wind line (critical line) associated with the equatorial QBO may be responsible for the planetary wave portion of the extratropical 50 mb QBO.” Holton, James R., and Hsiu-Chi Tan. “The Influence of the Equatorial Quasi-Biennial Oscillation on the Global Circulation at 50 Mb.” Journal of the Atmospheric Sciences 37, no. 10 (October 1980): 2200–2208.
  22. “In addition to its connection to the stratosphere, the AO index is correlated with the recent rise in Northern Hemisphere land temperatures that is cited as evidence of anthropogenic warming.”
    Shindell, Drew T., Ron L. Miller, Gavin A. Schmidt, and Lionel Pandolfo. “Simulation of Recent Northern Winter Climate Trends by Greenhouse-Gas Forcing.” Nature 399, no. 6735 (June 3, 1999): 452–55.
  23. “While the experiment including solar variability simulates a 1–2-year lagged solar/NAO relationship, comparison of both experiments suggests that the 11-year solar cycle synchronizes quasi-decadal NAO variability intrinsic to the model. ” Thiéblemont, Rémi, Katja Matthes, Nour-Eddine Omrani, Kunihiko Kodera, and Felicitas Hansen. “Solar Forcing Synchronizes Decadal North Atlantic Climate Variability.” Nature Communications 6 (September 15, 2015): 8268.
  24. “… we see a statistically significant positive response peaking 3-4 years after solar maximum at the 95% level. Additionally, peak negative NAO responses occur 2 years prior to solar maximum, or approximately 3-4 years after solar minimum.” Gray, Lesley J., Adam A. Scaife, Daniel M. Mitchell, Scott Osprey, Sarah Ineson, Steven Hardiman, Neal Butchart, Jeff Knight, Rowan Sutton, and Kunihiko Kodera. “A Lagged Response to the 11 Year Solar Cycle in Observed Winter Atlantic/European Weather Patterns.” Journal of Geophysical Research: Atmospheres 118, no. 24 (2013): 13,405-13,420.
  25. “In this paper, a mechanism is presented that could substantially delay the projected THC weakening. Stronger winds associated with the positive trend in the AO tend to extract more heat from the ocean, thereby cooling and increasing the density of the upper ocean. This process tends to oppose the previously described weakening of the THC.” Delworth, Thomas L., and Keith W. Dixon. “Implications of the Recent Trend in the Arctic/North Atlantic Oscillation for the North Atlantic Thermohaline Circulation.” Journal of Climate 13, no. 21 (November 2000): 3721–27.
  26. “… the weakened THC not only leads to a stronger ENSO variability, but also leads to a stronger asymmetry between El Niño and La Niña events.” Dong, Buwen, and Rowan T. Sutton. “Enhancement of ENSO Variability by a Weakened Atlantic Thermohaline Circulation in a Coupled GCM.” Journal of Climate 20, no. 19 (October 1, 2007): 4920–39.
  27. “… most of the EP indices (except the index calculated with a partial EOF3) correctly capture the major spectral peak around three-to-five years […] In stark contrast, all the CP indices display a major peak at a decadal timescale (around 10 years)” Sullivan, Arnold, Jing-Jia Luo, Anthony C. Hirst, Daohua Bi, Wenju Cai, and Jinhai He. “Robust Contribution of Decadal Anomalies to the Frequency of Central-Pacific El Niño.” Scientific Reports 6 (December 5, 2016): 38540.
  28. “Regression results suggest the Sun-NAO changing behaviour (Fig. 2c) could also be a responsible factor. Thus, warming in the tropical Pacific can also strengthen the mid-latitude westerly jets during boreal winter and subsequently can favour positive phase of the NAO. Following the similar mechanism—which can be a two-sided interaction—a positive NAO can also favour positive phase of CP ENSO.” Roy, Indrani, and R. H. Kripalani. “The Role of Natural Factors (Part 1): Addressing on Mechanism of Different Types of ENSO, Related Teleconnections and Solar Influence.” Theoretical and Applied Climatology, August 31, 2018.
  29. “It is found that extremes in solar variability as measured by the mean annual sunspot numbers, correlate highly with the locations of these centers of action. The Aleutian Low migrates eastward during minimum solar activity and the Hawaiian High migrates southward. Effects on the intensity of the Centers of Action were also significant and were in general agreement with recent theoretical results.” Christoforou, P., and S. Hameed. “Solar Cycle and the Pacific ‘centers of action.’Geophysical Research Letters 24, no. 3 (February 1, 1997): 293–96.
  30. “Using the NCEP–NCAR reanalysis data for the past four decades (1954–97), the interdecadal variation of the North Pacific winter blocking is examined. A noticeable impact on this blocking activity exerted by the Pacific decadal oscillation (PDO: deepening of the Aleutian low and amplification of the Pacific Northwest ridge) was observed. This effect included an interdecadal increasing trend of blocking days [6.5 days (40 yr)−1] and an eastward shift of blocking activity [8.7° longitude (40 yr)−1].” Chen, Tsing-Chang, and Jin-ho Yoon. “Interdecadal Variation of the North Pacific Wintertime Blocking.” Monthly Weather Review 130, no. 12 (December 1, 2002): 3136–43.
  31. “地球フロンティア研究システム(宇宙開発事業団と海洋科学技術センターの共同プロジェクト)の気候変動予測研究領域・気候診断グループの中村 尚グループリーダーと本田 明治研究員らは、過去30年間の大気循環データを解析し、北太平洋にあるアリューシャン低気圧(AL)と北大西洋にあるアイスランド低気圧(IL)の強さが、冬の後半に互いに顕著な反転(シーソー)関係にあり、このシーソーはALの強弱の影響が上空の大規模な大気波動を介して大西洋に及ぶことにより形成されることを初めて明らかにした。” JAXA. “太平洋から北大西洋への「大気の架け橋」を発見~アリューシャン・アイスランド低気圧間のシーソー現象の解明~.” 宇宙開発事業団海洋科学技術センター・プレスリリース. 平成13年12月4日.
  32. “Interestingly, while there is a positive signal around Azores High for a 2-year lag in sunspots, the strongest signal in this region is found for aa index at 1-year lag.” Roy, I., T. Asikainen, V. Maliniemi, and K. Mursula. “Comparing the Influence of Sunspot Activity and Geomagnetic Activity on Winter Surface Climate.” Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 149 (November 2016): 167–79.
  33. Juglar, Clément. Des crises commerciales et de leur retour périodique. Guillaumin (Paris) 1862.
  34. Herschel, William. “Observations tending to investigate the nature of the Sun, in order to find the causes or symptoms of its variable emission of light and heat; with remarks on the use that may possibly be drawn from solar observations." Philosophical Transactions of the Royal Society of London 91 (1801): 265-318.
  35. “In the above table there are three well-marked maxima in 1710-11, 1721-22, and 1731-32 at intervals closely approximating to that of the sun-spot curve.” Jevons, William Stanley. “Commercial Crises and Sun-Spots." Nature 19, no. 472 (November 1878): 33–37. p. 36.
  36. “… we see that up to 1803, at least, the maxima occur with great regularity at intervals of ten years. Referring to Mr. Macleod’s “Dictionary of Political Economy," pp. 627-8, we learn that commercial crises occurred in the years 1763, 1772-3, 1783, and 1793, in almost perfect coincidence with scarcity at Delhi. M. Clement Juglar, in his work, “Des crises commerciales et de leur retour périodique," also assigns one to the year 1804. After this date the variation of prices becomes for a time much less marked and regular, and there also occurs a serious crisis about the year 1810, which appears to be exceptional; but in 1825 and 1836 the decennial periodicity again manifests itself, both in the prices of wheat at Delhi and in the state of English trade.” Jevons, W. Stanley. “Sun-Spots and Commercial Crises.” Nature 19, no. 495 (April 1879): 588–90. p. 488.
  37. Warren M. Persons, Forecasting Business Cycles, New York, 1931
  38. “The coefficient of correlation in some countries reaches a sufficiently high value. The highest rates of positive correlation set for Belgium (r = 0.7), Kenya, Mali and North Korea (at r = 0.6 for each country). The negative relationship is most pronounced in Russia (r = -0.8), Ukraine, Moldova, Uzbekistan and Bolivia (r = -0.7 for each). ” Savin, I, and O Leo. “Solar-Caused Fluctuations in Earth’s Magnetic Field and Statistical Wheat (Triticum L., 1753) Yield.” Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya 51 (June 1, 2016): 351–59.
  39. Arthur Cecil Pigou. Industrial Fluctuations London. 1927. Routledge Library Editions: Landmarks in the History of Economic Thought. Kindle 1版 (2016/11/10).
  40. “To reconcile the psychological theory of the business cycle with the findings of the preceding pages, we need then to assume that the variations of solar activity affect directly, or through some terrestrial mechanism, the psychological reactions of human beings.” Garcia-Mata, Carlos, and Felix I. Shaffner. “Solar and Economic Relationships: A Preliminary Report.” The Quarterly Journal of Economics 49, no. 1 (November 1, 1934): 1–51. p. 27.
  41. Chizhevsky, Alexander. “Physical Factors of the Historical Process." Kaluga, 1924. In Russian: А.Чижевский. “Физические факторы исторического процесса.” Калуга, 1-я Гостиполитография, 1924.
  42. “This paper examines the relationship between morning sunshine in the city of a country’s leading stock exchange and daily market index returns across 26 countries from 1982 to 1997. Sunshine is strongly significantly correlated with stock returns. After controlling for sunshine, rain and snow are unrelated to returns. ” Hirshleifer, David, and Tyler Shumway. “Good Day Sunshine: Stock Returns and the Weather.” The Journal of Finance 58, no. 3 (June 1, 2003): 1009–32.
  43. “Experimental research in psychology and economics indicates that depression, in turn, causes heightened risk aversion. Building on these links between the length of day, depression, and risk aversion, we provide international evidence that stock market returns vary seasonally with the length of the day, a result we call the SAD effect. Using data from numerous stock exchanges and controlling for well-known market seasonals as well as other environmental factors, stock returns are shown to be significantly related to the amount of daylight through the fall and winter. Patterns at different latitudes and in both hemispheres provide compelling evidence of a link between seasonal depression and seasonal variation in stock returns: Higher latitude markets show more pronounced SAD effects and results in the Southern Hemisphere are six months out of phase, as are the seasons. Overall, the economic magnitude of the SAD effect is large.” Kamstra, Mark J., Lisa A. Kramer, and Maurice D. Levi. “Winter Blues: A Sad Stock Market Cycle.” SSRN Scholarly Paper. Rochester, NY: Social Science Research Network, October 1, 2003.
  44. Kitchin, Joseph. “Cycles and Trends in Economic Factors.” The Review of Economics and Statistics 5, no. 1 (January 1923): 10.
  45. Никола́й Дми́триевич Кондра́тьев. “Большие циклы конъюнктуры” 1925; Nikolai Dmitriyevich Kondratiev. Long Wave Cycle. E P Dutton (1984/04).
  46. Justin Schove. Sunspot Cycles. Hutchinson Ross Inc., Stroudsburg, Pennsylvania, U.S. (1983/12).
  47. “Here, we demonstrate that the de Vries cycle is present in 10Be data from the GRIP ice core during the last ice age (25 to 50 kyr BP). Analysis of the amplitude of variation of this cycle shows it to be modulated by the geomagnetic field, indicating that the de Vries cycle is indeed of solar, rather than climatic, origin.” Wagner, Gerhard, Jürg Beer, Jozef Masarik, Raimund Muscheler, Peter W. Kubik, Werner Mende, Carlo Laj, Grant M. Raisbeck, and Francoise Yiou. “Presence of the Solar de Vries Cycle (∼205 Years) during the Last Ice Age.” Geophysical Research Letters 28, no. 2 (January 15, 2001): 303–6.
  48. “Our results suggest that the excessively cold conditions recorded in Europe during the Maunder Minimum may have arisen from an eastward shift of long‐lasting blockings with near‐normal frequencies.” Barriopedro, David, Ricardo García-Herrera, and Radan Huth. “Solar Modulation of Northern Hemisphere Winter Blocking.” Journal of Geophysical Research 113, no. D14 (July 23, 2008).
  49. “Herein we show strong evidences for an astronomical origin of this cycle. Namely, this oscillation is coherent to a repeating pattern in the periodic revolution of the planets around the Sun: the major stable resonance involving the four Jovian planets – Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune – which has a period of about p = 2318 years.” Scafetta, Nicola, Franco Milani, Antonio Bianchini, and Sergio Ortolani. “On the Astronomical Origin of the Hallstatt Oscillation Found in Radiocarbon and Climate Records throughout the Holocene.” Earth-Science Reviews 162 (November 1, 2016): 24–43.