(흑점은 쌍으로 나타나며 이 흑점 사이는 홍염이 나타난다. 다만 흑점은 여러가지 모습으로 변형되기 때문에 꼭 예쁘게 쌍으로만 나타나는 것은 아니다)

(홍염의 모습)

홍염은 주로 수소 플라즈마로 이루어져 있으며, 온도는 7000K 정도이다. 그 크기는 안쪽에 지구가 들어가고도 남을 정도인 경우도 있다. NASA 의 태양 관측 위성인 SOHO 에서는 지구 지름의 28배에 이르는 거대한 홍염을 발견한 적도 있었다. 홍염은 그 크기 때문에 광구는 물론 그 위의 채층과 코로나 지대까지 퍼져있게 된다.

홍염의 자장은 5 - 10 Gauss (가우스) 정도로 생각된다. 그 생성 원리상 흑점과 홍염은 같은 부위에서 집중적으로 나타난다고 할 수 있다.

태양에 흑점과 홍염을 발생하게 만드는 자기장은 사실 태양의 자전과도 관계가 깊다. 본래 태양의 자기장은 골고루 퍼져있다. 그러나 태양은 기체로 이루어져있기 때문에 자전할 때 적도 부분이 극보다 빨리 (25일 대 35일) 돌게 된다. 그러면 본래 위도에 따라 평행하던 자기장이 뒤틀리게 되면서 끊어지게되고 이렇게 꼬인 자기장이 흑점과 홍염등의 국소적인 자기장 강화 현상을 일으키는 것이다. (아래 그림) 보통 흑점은 자기장에 의해 수일이나 수개월 사이 존재하게 된다.

이 흑점을 비롯한 태양 활동은 이전부터 주기적으로 강화되었다가 약화된다고 알려져 있다. 보통 작은 주기는 11년 주기라고 꼭 11년은 아니고 몇년정도 변동이 있을 수 있다. 앞서 이야기 했듯이 흑점 활동은 꽤 오래전 부터 관측을 하고 있었기 때문에 우리는 그 변동에 대해서 어느 정도 알고 있다.

(400년간의 흑점 활동 기록 - 11년의 활동 주기 말고도 더 장기적인 극소기와 극대기가 존재한다)

(흑점의 극대기와 극소기를 비교한 영상이다)

플레어 (Flare)

: 플레어는 흑점 주위에서 발생하는 일종의 폭발 현상이다. 수분이내로 불꽃처럼 밝아지면 수십분 이나 한시간 이내로 원상태로 돌아간다. 이 때 방출되는 에너지는 6 × 1025 J (joule) 에 달하기도 한다. 플레어는 광구, 채층, 코로나 모두에 영향을 미치며 이때 수천만도로 가열된 플라즈마와 전자, 양성자 및 중입자들이 분출된다.

플레어 발생시 라디오 파에서 감마선에 이르는 강력한 파장들이 퍼지게 되는데 이와 같은 입자와 전파의 영향으로 지구에서 통신 장애에서 오로라에 이르는 여러가지 현상들이 발생할 수 있다. 다만 지구는 두터운 대기와 자기장으로 어느 정도 보호가 되기 때문에 인체에는 대개 무해하다. 문제는 우주선을 타고 달이나 화성등으로 가는 경우라고 할 수 있다. 앞으로의 우주 여행에서 이런 태양 폭풍으로 부터 피하는 것은 중요한 문제가 될 것이다.

플레어 발생 모습)

5. 채층 (Chromosphere)과 코로나 (Corona)

어느 정도 대충 광구와 광구에서 일어나는 현상들을 설명했으니 그 다음은 광구 위의 태양 대기를 설명할 차례다. 채층은 Chromosphere 라고 하며, 이 이름은 color sphere 란 뜻이다. (그래서 색권이라고도 한다) 광구 위의 약 2000 km 정도 되는 대기를 뜻하며, 밀도가 낮고 옅기 때문에 보통은 관측이 어려우며, 코로나 그래프를 쓰거나 개기 일식때에만 관찰이 가능하다. 이 채층은 대개 붉은 색 고리 처럼 보인다.

(개기 일식때 보이는 태양 가장자리의 붉은 고리 부분이 채층이다)

채층에서의 온도는 약 4500 K 에서 2만 K 정도이다. 이 부위에서 온도가 광구보다 더 올라갈 수 있는 이유는 자가장의 영향이다 (Magnetohydrodynamic waves)

채층에서의 또 다른 현상은 시피큘이라 부르는 지름 수백 km, 길이 5000 - 10000km 정도의 가스 기둥이다. 이 가스 기둥은 광구 밑의 대류층에 영향이라고 생각한다. 이 가스 기둥은 그 길이 때문에 코로나에 까지 이른다.

코로나 (Corona)

: 코로나는 태양 외각의 옅은 대기이다. 그 밝기는 태양 광구의 백만분의 1에 불과해서 개기 일식 때나 코로나그래프를 사용해서 볼 수 있다. 코로나는 태양 활동의 극대기에는 커지고 극소기에는 작아지는 특징을 가지고 있다.

(역시 개기일식 때의 코로나)

코로나는 태양과 가까운 부위에 있는 K corona 와 외곽에 있는 F corona 가 있다. 이 F corona 는 작은 먼지등이 태양 광구의 빛이 산란되는 것으로 보인다. 따라서 진정한 코로나라고 할 수는 없을 것이다.

코로나는 주로 수소로 이루어져 있으나 그 스펙트럼으로 보건데, 자유 전자와 철 이온등의 존재도 같이 확인되었다. 코로나의 밀도는 태양 광구의 1조분의 1 정도로 극히 희박하다. 한가지 재미 있는 것은 그래도 온도는 100만도에 이른다는 것이다. 이러한 고온이 생기는 이유에 대해서는 논란의 여지가 있기는 하지만 태양의 자기장에 의한 영향과 태양 표면에서 초음속의 속도로 분출하는 물질등이 마찰로 인해서 속도가 느려지면서 열에너지를 전해 주기 때문으로 생각된다. 그러나 밀도는 극히 낮기 때문에 코로나가 가진 에너지는 크지 않다.

코로나는 태양 대기의 외각이랄 수 있지만 엄밀히 말하면 태양 대기의 전부는 아닐 수 도 있다. 왜냐하면 태양풍이 영향을 미치는 공간을 모두 태양대기의 외각으로 볼 수 있기 때문이다. 만약 태양권 (Heliosphere) 까지 태양 대기로 본다면 태양 대기의 영역은 해왕성과 카이퍼벨트 궤도 밖까지 해당된다. (아래 그림 참조)

[출처] 태양계 이야기 25 - 태양 II|작성자 고든