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태양의 미스테리 2편

지난 1편에서 우리는 코로나 가열과 관련한 주요 두 가지 이론이 있다는 걸 알았다. 바로 파동가열 이론과 자기 재결합 이론 이어서 알아보자. 
그전에 태양은 플라즈마로 이루어져 있는 것 알고 있는가? 플라즈마는 흔히 <제4의 물질 상태>라고 부른다. 고체에 에너지를 가하면 액체, 기체로 되고 다시 이 기체 상태에 높은 에너지를 가하면 수 만℃에서 기체는 전자와 원자핵으로 분리되어 플라즈마 상태가 되기 때문. 


'파동가열' 이론  
Evry Schatzman에 의해 제안된 파동가열 이론은 파가 태양 내부에서 태양 채층이나 코로나로 에너지를 전달한다고 설명한다. 태양은 일반적인 기체가 아닌 플라즈마로 이루어져 있고 이것이 여러 종류의 파를 전달한다는 것. 여기서 코로나를 가열하는 파로써 두가지 파가 나오는데.

자기음향파와 알페인파가 바로 그 둘. 자기 음향파는 자기장에 의해 변형된 음파이며 알페인파는 플라스마 내부의 매질과의 상호작용에 의해 변형된 라디오파와 유사한 파이다. 두 파 모두 태양광구의 쌀알 조직이나 초대형 쌀알조직의 난류에 의해 발생할 수 있으며, 두 파 모두 충격파로 변해서 에너지를 열로 소모하기 전에 태양 대기를 통과해 일정 거리 너머로 에너지를 전달 할 수 있다는 것.


단순히 말하면 파동으로 코로나에 에너지를 전달한다는 내용이다. 파동을 통해 태양 내부에서 코로나로 에너지가 전달된다는 것이다. 이는 줄의 한쪽 끝을 잡고 위 아래로 흔들어주면 파동이 생겨나 줄을 따라 에너지가 반대쪽 끝으로 전달되는 것과 같은 원리이다. 

이 이론에 있어서 하나의 문제는 열을 적당한 장소에 전달하는 것이다. 자기음향파는 채층을 통과해 코로나로 충분한 에너지를 전달하지 못하는데, 채층에서의 낮은 압력 때문이기도 하며, 광구로 반사되는 특성때문이기도 하다. 알페인파는 충분한 에너지를 전달할 수는 있지만, 코로나에 들어서자마자 급격한 에너지를 소모해버려 코로나처럼 높은 온도를 만들어내지 못한다는 것. 


'자기 재결합' 이론  

태양의 미스테리 1편

테양.아침이면 해가 뜨고 저녁에는 해가 지며 태양 때문에 계절의 변화가 생긴다.

또한 태양은 지구의 역사, 신화, 문명, 기술, 과학, 문학 등 인류사에 지대한 공헌을 해왔다. 말 그대로 생명의 창조자인 셈이다.

오늘은 이 태양의 온도에 대해 알아보자. 태양에서 가장 뜨거운 곳은 어디일까?

당연히 핵융합 반응이 일어나는 핵이다. 태양의 핵은 1천500만도 정도로 추정되고 있다. 높은 온도와 높은 압력 덕분에 태양의 핵 에서는 매 초마다 4백만 톤의 물질이 에너지로 바뀌는 핵융합 반응이 일어난다.

그런 다음 핵융합이 탄생한 태양 에너지는 여러 층을 통과해 바깥으로 나온다. 따라서 바깥으로 갈수록 온도는 떨어지는데, 태양의 표면온도는 고작 5천도 정도밖에 안 된다.


하지만 이게 다가 아니다. 평상시 눈에 보이는 둥글고 노란 태양이라면 여기가 태양의 끝이 맞다. 하지만 태양의 끝은 아직 끝나지 않았다.

우리가 흔히 생각하는 태양의 표면은 광구(photosphere)라고 한다. 그리고 광구 밖으로 태양의 대기라 할 수 있는 채층(chromosphere)과 코로나(corona)가 있다. 채층은 특별한 필터를 쓰거나 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식이 일어날 때 보인다. 그리고 코로나는 개기일식일 때만 보인다. 
태양의 끝은 없는 셈이다.

지금까지 태양의 구조를 일일히 설명한 이유는 바로 코로나 때문이다. 왜 코로나가 관심을 끄는 것일까?

사실 코로나 때문에 태양의 경계는 어디까지이다, 라고 얘기하기가 어렵다. 코로나는 태양 표면인 광구로부터 1천300만 킬로미터 정도 퍼져 있다. 
하지만 태양 자기장의 영향으로 크기와 모양이 계속 변하여 어디까지가 코로나다 하고 말하기 어렵다. 
크게 확장할 때 코로나의 범위는 태양계의 바깥 부위인 천왕성까지 닿을 정도다. 코로나는 우리 눈에 보이는 태양보다 훨씬 먼 곳까지 영향을 미치는 셈이다.
하지만 코로나에 대한 최대 관심거리는 온도이다. 태양 표면은 고작 5천도 밖에 안 되는데, 코로나는 무려 2백만 도나 된다. 
전구처럼…