태양의 재밌는 사실 3가지

이전 글에서 태양이 어떻게 생겼는지 그리고 어떠한 구조로 이루어졌는지 알아봤다. 여기서는 한걸음 더 나아가 태양이 가지고 있는 재밌는 특징들을 알아보려고 한다. 태양이 불꽃처럼 타고 있다는 것은 모두들 알고 있을 것이다. 그럼 그 불꽃에 해당하는 플레어는 어떻게 일어나는 것일까? 또한 태양이 우리 지구를 움직이는 힘이라고 하는데 그렇게 말하고 있는 이유는 무엇일지 그리고 태양이 점점 커지고 있다는 사실까지 확인해보려고 한다.

 

태양 플레어에 관하여

 

태양 플레어 라는 것은 태양 표면에서 일어나는 폭발 현상을 말한다. 그 형태가 불꽃(플레어)과 같아 보인다고 해서 붙은 이름이다. 폭발 위력은 수소 폭탄 10만 개에서 1억 개와 맞먹는 정도라고 하니 얼마나 격렬한 폭발인지 알 수 있다. 플레어가 발생하면 많은 X선, 감마선, 고에너지 하전 입자가 우주 공간으로 대량 방출된다. 이 에너지들이 지구에 도달하면 지구의 방어막인 지구 자기장이 흐트러져서 자기 폭풍이 발생한다. 또한 전리층에도 악영향을 미쳐 통신 장애를 일으킨다. 이것을 델린저 현상'이라고 한다. 사실 아름다운 천체 쇼로도 큰 인기를 누리는 오로라도 플레어에 의해서 규모가 커진다. 태양 활동에 대해서는 해명되지 않은 부분이 많고 플레어가 발생하는 이유도 오랜 세월 수수께끼로 남았었다. 해결의 실마리를 제공한 것이 일본의 X선 태양 관측 위성 요우코 우(Yohkoh)이다. 태양 활동 극대기의 태양 대기 (코로나)와 그곳에서 일어나는 태양 플레어와 같은 고에너지 현상을 높은 정도로 관측하는 것을 목적으로 1991년에 쏘아 올린 관측 위성이다. 요우코 우가 세계에서 최초로 태양 활동의 1주기(약 11년)를 거의 연속해서 관측한 결과 플레어가 발생하는 원인은 코로나에서 갑자기 일어나는 자기장의 변화라는 사실을 알게 됐다. 자력선은 태양 표면에서 아치 모양으로 가동하지만 아치 사이가 근접하면 자력선의 재연결에 의해서 자기장에 비축된 에너지가 순식간에 해방되어 폭발한다. 이 폭발이 바로 플레어이다.

 

태양은 지구를 움직이는 엔진

 

태양에서 방출된 에너지 중 지구에 도달하는 것은 불과10억분의 1이라고 한다. 지구에 도달한 에너지도 구름과 지표면에 의한 반사 등으로 그중 30% 가까이는 우주 공간으로 방출된다. 지구는 거의 구형이다. 적도 부근에서는 바로 위에서 태양 에너지를 받을 수 있지만 고위도인 북극이나 남극 지역에서는 비스듬하게 받아 면적에 대해 받는 에너지가 적다. 게다가 빙설에 의한 에너지가 반사 추가된다. 지표면이 빙설에 뒤덮여 있는 지역에서는 반사율이 80퍼센트에 달한다. 다시 말해 태양 에너지를 받기 어려운 극 지역은 빙설이 비축되고 그 때문에 반사율도 높아져 한랭화가 심화된다. 이처럼 적도 부근과 극 지역의 태양에서 받는 에너지의 차이는 매우 크다. 만약 열에너지가 이동하지 않으면 고위도 지역과 저위도 지역의 기온 차이는 100도나 될 것으로 추측된다. 그런데 이 거대한 온도 차이가 지구 전체의 대기를 움직이는 원동력으로 작용한다. 고위도 지역이 차가워지면 저위도 지역의 열에너지는 대기를 통해 고위도 지역으로 이동한다. 에너지 이동은 수평 방향으로도 일어나서 지구 전체의 기후를 조절하는 대기의 대순환 시스템을 구성하고 있다. 대기뿐 아니라 물도 마찬가지로 대순환을 한다. 데워진 저위도 지역의 해수는 고위도 지역으로 흐른다. 이것이 해양 대순환 시스템이다. 태양이야말로 지구 시스템을 지탱하는 엔진이라고 해도 과언이 아니다.

 

점점 커지고 있는 태양

 

태양 중심부에서는 수소 원자 4개로부터 헬륨 원자 1개를 만드는 핵융합이 일어나고 있다. 1개의 헬륨 원자는 원래의 수소 원자 4개보다 아주 조금 가벼워지고, 뺏긴 질량은 태양의 막대한 에너지로 바뀐다. 핵융합 결과 태양의 중심부로 헬륨이 쌓여서 헬륨의 중심핵이 생긴다. 그러면 고은의 중심핵은 점점 무거워지고 고압이 되어, 마침내 헬륨의 중심핵은 자기 자신의 중력에 의해서 수축하고 찌그러진다. 대략 60억 년 후면 태양은 중심부의 수소를 다 사용해버릴 것으로 생각된다. 그러면 중심부의 핵융합은 멈추지만 바깥쪽에서는 계속해서 핵융합이 이어진다. 결과 중심부는 수축하고 바깥쪽은 팽창하기 시작한다. 팽창한 만큼 표면의 온도가 내려가서 빨갛게 된다. 이러한 상태가 된 항성을 적색 거성이라고 부른다. 밤하늘에 빨갛게 빛나는 전갈자리 안타레스와 오리온자리 베텔게우스도 적색 거성의 일종으로 나이 먹은 별이라는 표시이다. 대략 80억 년 후 태양은 외층이 지구의 공전 궤도 부근까지 팽창할 것으로 추정된다. 그 후 태양은 다시 불안정해져 팽창하거나 수축하면서 외층의 가스가 우주 공간으로 확산한다. 그리고 마지막에는 현재 태양의 100분의 1 정도의 크기가 되고 중심핵은 창백하게 빛나는 백색 왜성으로 남는다.