태양의 활동에 대한 정리 (흑점, 코로나, 홍염, 플레어)

태양계에서 유일한 항성인 태양의 활동에 대한 정리를 간략하게 해 봅니다. 우선 태양의 활동에 대해 이해하려면 태양의 대기와 광구의 표면에 대한 이해가 필요하여 먼저 살펴보겠습니다.

 

태양의 대기

태양의 대기는 매우 희박하고, 평소에 광구가 워낙에 밝아 대기는 어둡기 때문에 관찰이 어렵습니다. 따라서, 태양의 대기는 개기일식이 일어날 때만 관측이 가능합니다.

 

우선 우리 눈에 밝게 보이는 둥근 태양의 표면을 광구(Photosphere)라고 합니다. 그리고 이 광구를 둘러싸고 있는 붉은색의 채층이 있고, 채층의 바깥쪽으로 수백만 km의 두께로 뻗어 있는 코로나라는 대기층이 있습니다.

 

다시 말해서 태양의 대기를 크게 세 부분으로 나눈다면 광구 - 채층 - 코로나라고 이해를 할 수가 있겠죠.

 

태양의 대기 (채층과 코로나)

 

• 채층(Chromosphere) : 광구 바로 위의 얇은 대기층으로 붉은색, 대략 10,000km 두께에 달하며 4,500 - 10,000℃ 정도의 온도 분포
• 코로나(Corona) : 채층의 바깥쪽으로 수십만에서 수백만 km에 이르는 플라즈마 대기층, 진주색(청백색), 온도는 100만℃ 이상으로 매우 높습니다. 태양에서 가장 온도가 높다고 이해를 해도 무방합니다.

 

그리고, 이 태양의 대기에서 두 가지 현상을 관찰할 수가 있는데요, 바로 홍염과 플레어입니다. 아래 NASA에서 가져온 사진을 우선 보시죠.

 

태양 대기층의 홍염과 플레어

 

• 홍염(prominence) : 온도가 높은 물질이 가스 기둥으로 솟아 오르는 현상으로 온도가 대략 10,000℃ 정도가 됩니다. 채층에서 코로나까지 높이가 올라갑니다. 주로 흑점의 주변에서 발생하며 광구나 채층보다는 온도가 높죠.
• 플레어(solar flare) : 흑점의 주변에서 일어난 폭발 현상으로 에너지와 대전된 입자들이 방출이 됩니다.

 

태양의 활동이 활발할 때 일어나는 현상

자, 그러면 우리는 태양의 대기에서 일어나는 현상에 대해 알아보았고, 그러면 태양의 활동이 활발할 때 어떠한 현상이 일어나는지 알아보겠습니다.

 

우선 흑점의 수가 많아집니다. 흑점이라는 것은 기본적으로 태양 내부에 강한 자기장이 생기면 태양 대류층의 대류를 방해하면서 내부의 뜨거운 기체가 광구까지 올라오지 못하게 되어 생기는, 온도가 주위보다 낮아 어둡게 보이는 반점입니다. 참고로 태양 표면 아래의 대류에 의해 쌀알 무늬가 생기죠.

 

아무튼 아래의 그래프를 보면 흑점의 숫자가 연도별로 정릴되어 있는데요, 흑점의 개수가 아니라 태양의 면적에 대비한 흑점의 면적으로 나타내어도 동일한 패턴을 나타내게 됩니다.

 

흑점의 증감 주기

 

대략 11년을 주기로 증감을 관찰할 수가 있는데요, 여기서 11년의 주기를 가지고 흑점이 가장 많은 시점을 극대기, 흑점이 가장 적은 시점을 극소기라고 표현을 합니다. 그리고, 이를 바탕으로 태양의 활동이 얼마나 활발한지 간접적인 지표로 확인할 수가 있죠.

 

그러면 태양과 지구로 나누어서 태양의 활동이 활발할 때를 아래와 같이 정리할 수 있습니다.

 

구분	태양	지구
발생 현상	흑점수 증가 코로나 크기 증가 홍염과 플레어 발생 빈도 증가 태양풍의 세기가 강해짐	오로라 자주 발생 오로라가 평소보다 낮은 위도에서도 관찰 자기 폭풍 발생 델린저 현상 정전 인공위성의 고장, 오작동, 성능 저하 GPS 교란 북극항로 운항이 불가능해지거나 방사선 노출

 

여기서 관련 용어는 아래 정도로 간략하게 이해를 하면 됩니다.

• 태양풍 : 태양에서 우주로 방출하는 전기 입자 흐름
• 오로라 : 태양에서 날아온 대전 입자가 지구 대기와 충돌하여 빛을 내는 현상, 주로 고위도에서 발생
• 자기 폭풍 : 대전 입자에 의해 지구 자기장이 불규칙하게 변하는 현상
• 델린저 현상(Dellinger Effect) : 태양으로부터 지구에 도달한 대전입자들로 인해 전리층이 영향을 받아 무선 통신이 교란되거나 두절되는 현상
• 정전 : 자기 폭풍으로 인한 과전류로 인해 송전 시설 등에 영향을 미치면 정전 발생
• 북극항로 운항 : 지구 자기장이 약한 북극에서 태양풍으로부터 큰 영향

 

위와 같이 태양의 활동에 대해 간략하게 정리해 보았습니다. 참고로 태양의 구조나 태양 에너지의 생성, 그리고 흑점의 이동 관련하여 아래의 링크를 함께 보시면 도움이 될 수 있습니다.

 

2024.05.08 - [과학] - 태양 흑점의 이동 방향과 태양의 자전 방향

태양 흑점의 이동 방향과 태양의 자전 방향

 

2023.11.23 - [과학] - 태양 에너지의 생성 (수소 핵융합 반응)

태양 에너지의 생성 (수소 핵융합 반응)