태양
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태양계의 어머니 - 태양
태양은 태양계에 있는 모든 생명체에게 있어서 어머니와 같은 천체이다.
태양은 지구와 적당한 거리에 있어서 지구 표면에 적당한 열과 빛으로 기후의 변화를 일으키기도 하며 생물체가 살아갈 수 있도록 도와주는 것이다.
사실상 인간이 사용하는 모든 연료는 그 근원이 태양으로부터 받은 에너지이며 아홉 개의 행성은 물론 그 달들, 소행성 그리고 수많은 혜성 등 태양계의 전 가족이 태양에너지를 받아 제 모습을 유지하고 있는 것이다.
태양의 무게는 지구 질량의 33만 배에 이르며 모든 행성들을 합쳐 놓은 질량의 750배 이상으로
태양계의 전체 질량의 99.86%를 차지한다. 태양은 태양계 내에서 스스로 빛을 내는 유일한 천체이기도 하지만 전 우주로 따지면 태양도 하나의 항성(恒星)에 불과하다.
태양표면의 구성
태양의 표층은 표면과 대기로 구성돼 있는데 흔히 우리가 매일 볼 수 있는 태양의 표면이 '광구'이고 광구를 둘러싸고 있는 대기 중 하층대기가 '채층', 상층대기는 '코로나'이다.
먼저 광구를 살펴보면 중심이 가장 밝고 주변으로 갈수록 그 빛은 어두워져서 가장 끝 부분으로 가면 중심보다 훨씬 어두워져서 그 밝기가 절반 가량으로 뚝 떨어진다.
광구에서는 주변 감광 현상이 가끔 나타나고 바로 이 '광구'부분에서 대부분의 태양복사가 이뤄진다. 또한 채층은 온도가 광구보다 높아 1만도 정도 되는데
이 곳에서는 뜨거운 가스가 태양 표면으로부터 1만 km이상의 높이까지 치솟는 홍염(紅炎)을 볼 수가 있다. 채층은 광구와 코로나 사이에 놓여 경계선 구실을 하기도 한다.
채층 밖에 있는 코로나는 태양의 광구주위에 희박한 밀도의 이온화된 기체로 가장 높이,
넓게 퍼져있는 상층 대기권이다. 코로나의 형태와 크기는 일정하지 않지만 일반적으로 흑점과 관계가 깊다.
흑점이 최소일 때 코로나의 크기는 작고 최대일 때는 크고 둥근 모양을 갖는데 이는 태양의 자력선(磁力線)과 관계가 있다.
코로나의 온도는 지구상에서는 밝힐 수는 없다. 태양의 채층과 코로나는 광구의 빛이 달에 의해 완전히 차단되는 개기일식 때에만 볼 수 있는데 태양의 가장자리로부터 멀리까지 뻗쳐있는 밝은 빛이 바로 코로나이다.
태양의 성질
태양은 뜨겁고 거대한 가스 덩어리로서 중심부의 온도는 1천 5백만 도로 높지만 표면 온도는 6,000K인데 그 이유는 태양의 중심 핵에서 수소에너지가 헬륨으로 변하며 밖으로 빠져나올 때 식어버리기 때문이다. 그리고 약 139만 2,000km의 지름을 가진 태양은 지구지름의 약 109배이고 부피는 지구부피의 130만 배나 되며 밀도를 살펴보자면 지구를 1로 볼 때 태양의 밀도는 1.41(1.41 )로 이는 태양이 가벼운 물질로 구성되어 있음을 의미한다.
또한 태양의 적도 자전 주기는 약 27일이고 북위 30도는 약 28일로 위도가 높을수록 자전속도가 느려지는 자전 주기를 가지고 있다.
태양은 주성분인 수소원자가 융합하여 헬륨을 만들 때 막대한 빛과 에너지를 쏟아내는데 이것은 원자폭탄 약 1 개 분의 폭발에너지에 해당한다.
이는 약 1억 5,000만 km거리에 있는 지구에조차 1당 1.4kw의 에너지를 공급하고 있을 정도로 엄청난 양이며 이 에너지는 지구 이외에도 화성, 금성, 목성, 수성, 천왕성, 해왕성, 명왕성 등 태양계내의 모든 행성들에게 골고루 공급되고 있다.
태양의 중심부는 섭씨 1,500만。C이며 기압은 2,000억 기압으로 추정되고 있다.
그렇기 때문에 태양에는 고체나 액체는 존재할 수 없고 가스 형태로만 존재할 수 있다.
태양의 중력은 지구에 비해 엄청나게 큰데 쉽게 말하면 85 kg의 몸무게를 가진 지구인이 태양에서는 2,363kg 을 가진 거구로 둔갑을 한다.
태양의 흑점
태양의 광구(우리 눈에 보이는 태양의 표면)에는 쌀알 모양의 어두운 반점이 있는데 이것이 바로 태양의 흑점(Sunspot)이다.
이 흑점은 망원경 관측으로는 1613년 갈릴레이에 의해 처음으로 관측되었으며 약 11.2년의 주기를 가지고 그 수가 늘었다 줄었다 한다.
흑점은 6,000K의 표면온도에 비해 4,200K로 상대적으로 온도가 낮아서 더 어둡게 보이는 것뿐 실제로 낮은 온도는 아니다.
흑점은 많이 나타날 때는 약 300개까지 보이고 적게 나타날 때는 한 개도 보이지 않는데
생기는 원인에 대해서는 아직 확실히 알려진 바가 없다.흑점의 모양은 둥근 종류가 가장 많은데
복잡한 구조를 가진 것도 상당수 있다. 또한 흑점은 한 개 또는 여러 개가 무리를 지어 생기기도 하는데 일반적으로는 쌍으로 나타나며 강한 자기장을 동반한다. 그리고 크기도 다양해서
가장 큰 흑점은 어두운 부분의 지름이 약 3만 km인데 덜 어두운 부분까지 합치면 6만 km이상으로 이는 지구가 빠져버릴 만한 크기이다.
태양의 미래
학자들의 계산에 의하면 태양의 나이는 지구와 거의 맞먹는 46억년으로 간주되고 있는데 천문학자들의 의견대로라면 태양의 여생은 100억 년 남아 있다는 것이다. 이 숫자는 현재 태양이 내고 있는 빛으로 계산해본 것인데 그것이 사실이라면 태양은 이제 갓 태어난 별인 셈이다. 일반적으로 태양의 남은 여생을 약 100억 년으로 간주하는 견해가 지배적이지만 다른 의견도 많이 있다. 일부 천문학자들은 태양이 약 50억 년 뒤에는 팽창하여 적색거성이 될 것이라고 하는데 이 적색거성의 실체는 처참한 모습이다. 일단 적색거성이 되면 별은 그 중심부에서 수소를 태워 헬륨을 만드는데 이 헬륨은 재가되어 별의 중심부에 쌓여 별의 팽창을 부채질한다. 그렇게 태양의 크기는 현재의 약 50배까지 팽창해 현재의 금성궤도에 다다르게 되는데 아마 그렇게 되기도 전에 지구는 이미 태양열로 온도가 상승해 바닷물은 증발해서 말라버릴 것이고 대기 중엔 이산화탄소가 증가해 온실효과가 가중될 것이다. 이렇게 적색거성을 거치면 약 60년 뒤에는 원래의 크기의 100분의 1로 줄어드는 과정 즉, 백색왜성으로 다시 변하게 되는데 그 후 백색왜성은 핵연료를 다 소모한 뒤 죽음을 맞게 된다. 이렇게 일부 비관론자들은 태양이 약 40∼50억 년 뒤 적색거성이 되고 100억 년 뒤에는 최후의 순간을 맞이하게 될 것이라고 주장하고 있다.
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