[태양계 7대 불가사의] 태양의 표면(The Surface of the Sun)
[태양계 7대 불가사의] 태양의 표면(The Surface of the Sun)
태양은 태양계의 중심이며, 지구상의 거의 모든 생명체는 10,000도의 태양 표면에서 나오는 방사선으로부터 에너지를 얻습니다.
우리는 종종 태양을 우리 태양계의 일부로서 생각하지만, 그것이 태양계라고 생각하는 것이 더 정확할 수도 있습니다. 태양계 질량의 거의 99.86%가 태양 속에 묶여있습니다. 암석의 행성인 수성, 금성, 지구, 화성, 거대 가스체인 목성, 토성, 해왕성과 천왕성, 그리고 명왕성과 같은 소행성과 난쟁이 행성은 남은 0.14 %에 불과합니다.
그래서 태양은 거대합니다. 사실 직경은 863,706마일(1,390,000km)입니다. 내부에 130만 개의 지구를 수용할 만큼 충분히 큽니다.
태양은 매우 크기 때문에 엄청나게 강한 중력장을 가지고 있습니다. 이 거대한 질량은 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000kg이며 지구 질량의 30만 배입니다. 이 질량이 생성하는 중력은 태양 주위를 돌고 있는 태양계의 다른 모든 구성원들을 현상태로 유지합니다. 또한 중력장은 태양의 핵심 부분에서 큰 압력을 일으킵니다. 이 엄청난 압력(2,500억 지구 대기에 해당)과 코어(1,600만 도)에서 발생하는 고온은 태양이 핵융합을 통해 에너지를 방출하게 합니다.
태양에서 일어나는 핵융합의 유형은 두 개의 수소 원자가 결합한 결과입니다. 지구상에서는 모든 수소 핵이 양으로 대전되고 서로 밀쳐내기 때문에 결코 발생하지 않습니다. 그러나 이 극단적인 압력과 온도 하에서 태양의 중심에 두 개의 수소 핵이 융합되어 하나의 헬륨 핵이 될 수 있습니다. 이 과정에서 원래 수소의 일부가 에너지로 변환됩니다. 태양에 힘을 주는 것은 바로 이 에너지입니다.
태양 안에서 1초마다 7억 톤의 수소가 약 6억9천5백만 톤의 헬륨으로 변환됩니다. 이 속도로 태양의 모든 수소가 빨리 소모될 것이라고 생각할 수도 있지만 실제로 과학자들은 태양이 문제없이 적어도 50억 년 동안 수소를 융합할 수 있다고 추정합니다. 현재 태양의 나이는 45억 년으로 질량의 약 70%가 수소이고 28%가 헬륨입니다.
태양 중심에서의 융합으로 얻어진 에너지는 1만에서 17만 년에 걸쳐 천천히 표면으로 나아갑니다. 이 때 에너지를 운반하는 양자가 방출, 재흡수, 재방출되는 과정을 거치게 됩니다. 마침내 에너지는 광구(光球, Photosphere)라고 불리는 태양 표면에 도달합니다. 광구 아래의 태양은 가시광선이 투과되지 않습니다. 광구 위에 투명한 태양의 대기가 있습니다.
태양의 표면은 기체이기 때문에, 태양은 각각의 위도가 다른 속도로 회전합니다. 극지방 가까이에서는 약 33.5일이 걸리는 반면, 적도 부근에서는 25.6일마다 회전합니다.
천문학자들은 태양의 흑점을 관찰하면서 태양이 전혀 회전하지 않았다는 결론에 도달했습니다. 흑점은 강한 자기장이 태양의 내부에서 표면으로 감속 대류(열 전달)를 일으키는 태양 표면 위의 장소입니다. 이로 인해 흑점은 태양 표면의 나머지 부분보다 비교적 더 차갑고 더 어둡습니다.
중국의 천문학자인 Gan De는 364년에 이미 흑점을 관찰했습니다. 17세기에 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei)는 태양 흑점이 태양 앞을 통과하는 수성의 그림자가 아니라는 것을 보여주었습니다. 태양의 회전에 따라 실제로 움직이는 태양 표면의 자국이었습니다. 또한 그는 시간이 지남에 따라 그것이 변화하고 사라졌다 다시 나타남을 관찰했습니다.
이 관측은 '모든 천체가 완벽하고 변하지 않는 구체'라고 가르쳤던 그리스 철학자 아리스토텔레스(Aristotle)의 생각에 도전했고 행성이 태양 주위를 돌고 있다는 지동설(또는 태양 중심설)을 설명하고 지지하였습니다. 이것은 갈릴레오에게 카톨릭 교회 당국과의 많은 문제를 일으켰습니다.
대부분의 태양 표면은 약 10,000℉(5,500℃)입니다. 그러나 흑점은 7,300℉(4,000℃) 정도로 시원할 수 있습니다. 여기서 '시원하다'라는 것은 상대적인 의미입니다. 강철은 2,500℉(1,370℃)에서 녹습니다.
표면 바로 위에 있는 태양 대기의 일부는 채층(彩層, Chromosphere)으로 알려져 있습니다. 표면보다 약간 더 차갑고 정상적인 상태에서는 보이지 않습니다. 그러나 일식이 일어날 때 달이 밝은 광구를 차단하게 되면 어두운 달의 가장자리를 둘러싼 붉은색 고리로 나타나 눈으로 볼 수 있습니다.
태양의 대기 상부는 코로나입니다. 그것은 350만 ℉(2백만 ℃)의 높은 온도로 채층이나 광구보다 훨씬 더 덥습니다. 과학자들은 코로나가 왜 그렇게 뜨거운지 정확하게 모르지만, 태양의 엄청난 자기장과 관련이 있다고 의심합니다. 자기장은 태양으로부터 우주로 태양 플레어라고 불리는 거대한 불기둥을 던질 수 있습니다. 코로나에서 배출되는 물질 중 일부는 태양풍이 됩니다. 태양이 특히 폭력적인 자기장 변화를 겪게 되면, 그것은 지구의 지자기 폭풍을 일으키는 태양풍이 생성될 수 있습니다. 이러한 태양풍은 지구의 남극과 북극 하늘에 화려한 오로라를 일으킬 수 있지만 인공위성의 전자 장치를 손상시키고 무선 통신에 장애를 일으킬 수 있습니다.
태양은 지구의 하늘에서 가장 눈에 띄는 천체이지만, 우리 은하계에서 비슷한 수십억 개의 별 중 하나일 뿐입니다. 가장 커다란 별의 무리에 속하는 것은 아니지만 그 무리의 85%보다 더 밝습니다(우리 은하의 항성 대부분은 상대적으로 희미한 "적색 왜성"입니다).
모든 별처럼 태양도 생명주기가 있습니다. 현재 약 45억7천7백만 살입니다. 몇몇의 큰 별이 초신성(supernova)이라고 알려진 거대한 폭발로 생을 마감하지만 태양은 좀 더 조용한 죽음을 맞이할 것입니다. 약 54억 년 후 수소가 다 떨어졌을 때 헬륨이 융합되기 시작합니다. 이것은 태양을 적색거성(赤色巨星, red giant star)으로 확장시킵니다. 그것은 지구의 궤도를 삼킬 가능성이 커질 것입니다. 태양에서 방출되는 열이 서서히 상승하면 수십억 년 후에 바다가 말라버릴 것이기 때문에 아마도 지구상의 모든 생명체는 이 시점에서 멸종될 것입니다.
결국 태양은 일련의 팽창과 수축을 거쳐 행성상 성운(planetary nebula)으로 알려진 확장된 구름에서 대부분의 질량을 잃어버리게 됩니다. 남아 있는 태양의 핵은 수조 년 동안 계속 빛을 내는 백색 왜성이 될 것입니다.
참고자료 : http://www.unmuseum.org/7wonders/surface_sun.htm