우리의 태양, 기획 태양계를 이야기하다 2편

 태양은 태양계의 중심에 위치한 거대한 항성으로, 우리 생명의 근원이자 에너지의 원천입니다.

 약 46억 년 전에 탄생한 태양은 현재 중년기에 해당하며, 앞으로도 약 50억 년 동안 안정적으로 빛과 열을 방출할 것으로 예상됩니다.

 태양의 구조는 크게 내부와 대기로 나눌 수 있는데, 내부는 핵, 복사층, 대류층으로 구성되어 있으며, 대기는 광구, 채층, 코로나로 이루어져 있습니다.

 그럼, 지금부터 우리 태양에 대한 이야기를 시작하겠습니다.

 

사진 : 과학동아 / 동아사이언스

태양의 구조

태양의 내부 구조

1. 핵

 태양의 중심부에 위치한 핵은 태양 반경의 약 20-25%를 차지하며, 온도가 약 1,500만 켈빈(K)에 달합니다.

 이곳에서 수소 핵융합 반응이 일어나 엄청난 에너지가 생성됩니다.

 핵융합 과정에서 수소 원자 네 개가 결합하여 헬륨 원자 하나를 만들며, 이 과정에서 질량의 일부가 에너지로 전환됩니다.

 아인슈타인의 유명한 공식 E=mc²에 따라, 아주 작은 양의 질량이 엄청난 양의 에너지로 바뀌는 것입니다.

 

2. 복사층

 핵 바깥쪽에 위치한 복사층은 태양 반경의 약 45%를 차지합니다.

 이 층에서는 핵에서 생성된 에너지가 광자의 형태로 전달되며, 복사층의 밀도가 매우 높기 때문에, 광자가 이 층을 통과하는 데에는 수십만 년이 걸립니다.

 

3. 대류층

 복사층 위에 있는 대류층은 태양 반경의 나머지 30%를 차지합니다.

 이 층에서는 뜨거운 플라즈마가 상승하고 차가워진 플라즈마가 하강하는 대류 현상이 일어납니다.

 이러한 대류 운동으로 인해 태양 표면에 특징적인 '쌀알무늬'가 나타나게 됩니다.

 

태양의 대기 구조

1. 광구

 태양의 가시광선을 내는 표면층으로, 우리가 흔히 보는 태양의 모습입니다.

 온도는 약 5,800K이며, 두께는 약 500km입니다. 광구에서는 흑점과 쌀알무늬 등의 현상을 관찰할 수 있습니다.

 

2. 채층

 광구 바로 위에 있는 얇은 층으로, 두께는 약 2,000km입니다.

 정상적인 상태에서는 광구의 밝은 빛에 가려 보이지 않지만, 일식 때 붉은색으로 관찰할 수 있습니다.

 채층에서는 스피큘과 홍염 등의 현상이 발생합니다.

 

3. 코로나

 태양의 가장 바깥쪽 대기층으로, 온도가 약 100만 K에 달합니다.

 코로나는 태양풍의 근원지이며, 일식 때 태양 주위의 흰색 광륜으로 관찰됩니다.

 

태양 활동과 그 영향

 태양은 끊임없이 활동하며 다양한 현상을 보이는데, 가장 대표적인 것이 태양흑점과 태양폭발(플레어)입니다.

 

1. 태양흑점

 태양 표면에 나타나는 어두운 반점으로, 주변보다 온도가 낮아 검게 보입니다.

 흑점의 수는 약 11년을 주기로 증감을 반복하며, 이를 태양활동주기라고 합니다.

 

2. 태양폭발(플레어)

 태양 표면에서 발생하는 폭발 현상으로, 엄청난 양의 에너지와 입자들을 방출하며, 이렇게 강력한 플레어는 지구의 통신 시스템과 전력망에 영향을 줄 수 있습니다.

 

3. 코로나 질량 방출(CME)

 코로나에서 대량의 플라즈마가 우주 공간으로 방출되는 현상입니다.

 CME가 지구에 도달하면 지자기 폭풍을 일으켜 극지방에서 오로라를 볼 수 있게 합니다.

 

 태양 활동은 지구에 다양한 영향을 미칩니다.

 예를 들어, 2024년 태양 활동 극대기에는 통신 장애, GPS 오작동, 인공위성 손상 등의 문제가 발생할 수 있어 각국에서 대비책을 마련하고 있습니다.

 이렇게, 태양 연구는 계속 진행 중이며, 최근에는 NASA의 파커 태양 탐사선이 태양의 대기를 직접 통과하는 데 성공하여 많은 새로운 데이터를 수집했습니다.

 이를 통해 태양에 대한 우리의 이해가 더욱 깊어질 것으로 기대됩니다.

 

사진 : 미 항공우주국(NASA)