태양은 스스로 빛과 열을 내는 별입니다. 태양의 지름은 지구의 109배이며, 무게는 지구의 30만 배가 넘습니다. 태양에서 가까운 별일수록 뜨겁고, 멀리 떨어진 별일수록 차갑습니다. 태양은 주로 질량의 약 74%를 차지하는 수소와 질량의 약 24%를 차지하는 헬륨으로 구성되어 있습니다. 이 두 원소는 온도와 압력이 극도로 높은 태양의 중심부에서 핵융합을 겪으며 빛과 열의 형태로 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 태양에는 수소와 헬륨 외에도 산소, 탄소, 철과 같은 더 무거운 원소가 미량 포함되어 있습니다. 태양은 여러 개의 서로 다른 층으로 나눌 수 있으며, 각 층은 고유한 특성과 특징을 가지고 있습니다. 온도가 약 섭씨 1,500만 도까지 치솟는 중심부에서는 핵융합 반응이 일어나 수소를 헬륨으로 전환하고 그 과정에서 에너지를 방출합니다. 핵 주변에는 복사대가 있는데, 이곳에서 핵에서 생성된 에너지는 느린 복사 과정을 통해 점차 바깥쪽으로 확산됩니다. 복사대 위에는 대류대가 있는데, 이곳에서 플라즈마 전류의 교란 운동을 통해 열이 태양 표면으로 전달됩니다. 마지막으로, 광구로 알려진 태양의 눈에 보이는 표면은 우리가 여기 지구에서 인지하는 빛과 열을 방출합니다.
태양의 극대기와 극소기
태양을 11년 주기로 변동하는 에너지와 자기장을 방출합니다. 이 주기의 정점에는 태양 흑점, 태양 플레어, 코로나 질량 방출이 증가하는 활동이 활발해지는 태양 극대기가 있습니다. 태양 표면의 어두운 반점인 흑점은 강렬한 자기 활동의 지표이며 종종 갑작스럽고 강력한 방사선 폭발인 태양 플레어를 동반합니다. 여기서 흑점은 주변보다 온도가 낮아서 어두워 보이지만 4,000℃나 됩니다. 코로나 질량방출은 태양의 코로나에서 우주로 플라즈마와 자기장이 대량으로 분출되는 것을 말한다. 태양 극대기 동안 태양은 활동의 중심지가 되며 이러한 현상은 더욱 빈번하고 강렬해집니다. 태양 활동의 이러한 증가는 지구상의 기술, 특히 위성 통신 및 전력망에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 태양 플레어와 코로나 질량 방출은 고에너지 입자와 방사선을 방출할 수 있으며, 이 입자가 지구를 향해 발사되면 위성을 방해하고 무선 통신을 방해하며 심지어 전력망에 전류를 유도하여 정전을 일으킬 수도 있습니다. 그러나 태양 극대기는 또한 놀라운 플라자마를 방출합니다. 이는 지구 대기와 상호 작용하는 전하 입자로 인해 극지방에 다채로운 빛이 표시되는 것입니다. 이름과 달리 태양 극소기는 태양이 완전히 활동하지 않는 기간이 아니라 11년 주기로 활동이 감소하는 단계입니다. 이 기간 동안 흑점의 빈도가 줄어들고 태양의 자기 활동도 감소합니다. 태양 플레어와 코로나 질량 방출은 여전히 발생할 수 있지만 태양 최대치에 비해 덜 흔하고 강도도 약합니다. 태양 극소기는 폭풍 전의 고요함과 같습니다. 즉, 태양이 활동 증가의 또 다른 주기를 준비하기 전의 상대적인 고요함의 기간입니다. 그러나 이것이 태양 극소기가 중요하지 않다는 것을 의미하지는 않습니다. 사실, 태양 극소기를 이해하는 것은 다음 태양 극대기를 예측하고 준비하는 데 중요합니다. 과학자들은 다음 태양 극대기의 강도와 시기를 예측하기 위해 태양 극소기의 패턴을 연구합니다. 이는 앞서 언급했듯이 우주 기상 예측과 지구 기술 및 인프라에 대한 잠재적 영향을 완화하는 데 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 과학자들은 지난 2019년 이후 태양은 태양 극소기를 끝내고 태양 극대기로 들어왔으며 2025년 최고조에 달할 것으로 예상합니다.
태양의 홍염과 코로나
광활한 공간에서 춤추는 불타는 리본을 상상해 보십시오. 홍염은 태양에서 뿜어져 나오는 진홍빛 불길입니다. 즉 태양 표면 위로 높이 솟아오르는 뜨거운 플라즈마의 극적인 분출입니다. 이러한 홍염은 종종 수천 킬로미터를 우주로 확장하는 거대한 고리나 아치에 비유됩니다. 태양의 홍염은 태양 자기장과의 연결입니다. 태양 홍염은 태양 표면의 복잡한 자기장에서 탄생합니다. 태양의 격동적인 내부로 인해 끊임없이 움직이는 자기장은 뒤틀리고 엉켜 축적된 에너지를 방출할 때 눈에 띄게 됩니다. 이러한 폭발은 태양 대기로 다시 소멸되기 전까지 몇 시간, 며칠, 심지어 몇 주 동안 지속될 수 있습니다. 태양의 홍염은 보기에도 놀랍지만 우주 날씨에도 실질적인 영향을 미칩니다. 이러한 폭발이 태양 가장자리 근처에서 발생하면 우주로 방출될 수 있으며 이를 코로나 질량 방출(CME)이라고 합니다. 이러한 CME가 지구를 향할 경우 지구의 자기권을 교란하여 위성 통신 및 전력망을 방해할 수 있는 지자기 폭풍을 일으킬 수 있습니다. 개기 일식을 목격한 적이 있다면 태양의 가장 바깥 부분에 하얀 것이 보일 것입니다. 이것이 바로 태양의 외부 대기인 코로나입니다. 우리가 태양으로 보는 빛을 방출하는, 태양의 눈에 보이는 표면, 즉 광구와 달리 코로나는 훨씬 더 희미하며 개기 일식 동안이나 코로나그래프와 같은 특수 장비를 통해서만 관찰할 수 있습니다. 코로나는 수백만 킬로미터에 달하는 극도로 뜨겁고 이온화된 가스 영역입니다. 엄청난 크기에도 불구하고 코로나는 지구 대기보다 밀도가 훨씬 낮을 정도로 매우 약합니다. 코로나는 태양의 자기장에 의해 형성됩니다.과학자들은 코로나가 태양 표면보다 훨씬 더 뜨거운 이유를 포함하여 코로나의 미스터리를 풀기 위해 여전히 노력하고 있습니다. 태양 표면의 온도는 섭씨 5,500도℃ 정도인 반면, 코로나의 온도는 수백만도에 이릅니다. 이러한 극심한 가열의 메커니즘을 이해하는 것은 태양 연구의 핵심 목표이며 플라즈마 물리학 및 항성 대기에 대한 이해에 영향을 미칩니다. 태양의 홍염과 코로나는 가장 가까운 별의 복잡한 역학을 엿볼 수 있습니다. 과학자들이 이러한 현상과 태양 물리학의 더 넓은 분야를 계속 연구하면서 우리는 태양의 작용과 그것이 우리 주변의 우주 환경에 미치는 영향에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.