태양 흑점의비밀 > 행 성

지구와 태양 자장의 끊임없는 충돌

태양 에너지는 핵의 거대한 압력으로 생성됩니다. 지구에 미치는 태양 에너지는 빛이 도달하는 시간인 8분 30초 전에 생성된 것이 아닌, 25만 년 전 태양 핵에서 생성된 에너지입니다. 이처럼 핵에서 생성되는 태양 에너지의 변동은 긴 시간 후에야 지구에 영향을 미치기 때문에, 고대에 생성된 태양 에너지를 측정해내는 것은 쉽지 않은 일입니다. 하지만 과학자들은 끊임없이 태양이 열과 빛을 생성하는 방식을 연구해왔고, 특히 태양 폭풍과 흑점 연구에 큰 관심을 보이고 있습니다. 태양의 가스 표면에서 휘몰아치는 자장 현상으로 형성되는 태양 폭풍은 정기적으로 발생하며 고온 가스와 하전 입자를 방출합니다. 이를 통해 강력한 태양풍도 발생합니다. 태양 표면에서 몰아치는 거대한 플라스마 구름은 지구 외기권과 충돌하며 위성이나 전력망에 이상을 초래하기도 합니다.

태양 속 검은 반점

태양 폭풍의 발생지는 바로 흑점 주변입니다. 과학자들은 태양의 검은 반점이 태양 내부의 열기와 연관되었다는 사실을 밝혀냈습니다. 태양이 핵반응으로 에너지를 생성하는 과정이 드러나면서 이 사실은 자명해졌습니다. 태양 내부의 핵융합으로 자기 현상이 생성되면 초고온 가스 기류가 강력한 자장을 발생시킵니다. 그리고 태양 내부의 격동으로 거대한 자장 고리가 형성됐다 사라지는 과정에서 흑점이 생겨나게 됩니다. 또한, 태양 표면 밑에서 휘몰아치는 자기장이 표면으로 솟아올라 흑점에 집중되면 화염이 생성됩니다. 한편, 흑점을 형성하는 기류는 태양의 자전으로 발생하게 됩니다. 태양 자전으로 자기 곡선이 늘어나고 왜곡되면서 표면에서 흑점이 솟구칩니다. 흑점이 클수록 내부의 자장이 불안정해 거센 태풍을 생성하고 엑스선과 감마선 같은 강력한 방사선을 배출하는데, 아프리카 대륙의 30배 크기에 지구 전체 넓이만한 대형 흑점도 존재합니다.

흑점이 사라진다면?

최근 과학자들은 흑점이 또 다른 태양 활동을 나타내는 지표임을 밝혀냈습니다. 실제로 중세 시대 흑점의 급격한 감소는 대대적인 기후 변화를 초래하기도 했습니다. 소빙기로 알려진 이 대재앙 시기엔 곳곳에서 흉작이 발생했고 황무지로 변한 동토도 생겨났습니다.

사실 흑점은 한동안 천문학계의 미스터리였습니다. 현재 과학자들은 흑점 연구로 과거에 발생했던 중대한 기후 변화의 원인을 밝히려 노력 중입니다. 이 이론은 몇 세기간 천문학자들이 기록한 흑점 수와 기후 변화 기록에 바탕을 두고 있습니다. 태양 활동은 지구 기후에 영향을 미치는데, 특히 태양 표면의 흑점 수와 태양 폭발 횟수 및 자외선 방출량은 중대한 지구 기후 변화을 초래합니다. 실제 1645년부터 1714년 사이 흑점은 거의 사라진 듯 급감했는데, 이 시기 유럽과 북아메리카는 소빙기가 500년 간 지속되며 한파에 신음했습니다.

이 중 특히 추위가 극심했던 70년간의 시기를 ‘마운더 극소기’라 부릅니다. 이 시기 맨해튼에서 스태튼 섬까지 얼어붙어 그 위로 걸어다닐 수 있던 적도 있었으며, 런던에선 몇 달간 얼어있는 템즈 강 위에서 빙상축제를 열기도 했습니다. 흑점 수 이외에도 태양이 방출하는 방사선이 기후 변화의 원인으로 꼽히기도 합니다. 자외선이 그 대표적인 예입니다. 눈에 보이지 않는 파동인 자외선이나 극초단파, 엑스선 등의 발산량도 태양의 11년 주기에 걸쳐 변화되는데, 태양 극대기에 이르면 방사선은 극소기에 비해 두 배까지 증가합니다.

인류의 미래를 좌우할 태양 연구

태양은 오랜 세월 동안 지구의 장기적인 기후 변화를 주도했으며, 태양 에너지는 지구를 움직이는 가장 큰 힘이었습니다. 그리고 자장 활동이 둔화되면 지구의 기온이 떨어지게 되는 건 분명합니다.

사실 태양 활동과 지구 기후 및 날씨 패턴 사이의 연관성 연구는 아직 초기 단계입니다. 30년 전에는 태양 활동과 기후 변화가 무관하다는 분위기였지만, 소수의 과학자들이 이 이론을 꾸준히 연구해왔습니다. 지금 이 순간에도 과학자들은 여러 가설들을 증명하려 노력하는 중입니다. 자외선과 태양풍, 우주선 등 다양한 가설 중 그 원인을 정확히 가늠하기는 힘든 상황이지만, 한 가지만은 확실합니다. 인류와 지구의 미래를 결정할 태양 연구를 앞으로도 계속 진전시켜 나가야 한다는 점입니다.