태양 주기에 관한 이야기

▶ 태양 주기에 관한 이야기

태양 주기는 태양 활동 (태양 복사의 강도와 태양 물질의 분출에서의 변화를 포함)과 태양의 겉표면(흑점의 개수, 플레어, 다른 가시적인 징후들)에서 보이는 주기적인 변화를 말합니다.

태양 주기는 평균 약 11년의 지속기간을 가지며 (태양의 겉모습에서의 변화에 의해, 그리고 오로라(천문학)와 같은 지구에서 보이는 변화에 의해) 수백 년 동안 관측되어 왔습니다. 태양 변화는 우주기상, 지구 대류권 내에서 일어나는 기상현상 및 기후의 변화를 일으킵니다. 또 태양 변화는 태양으로부터 오는 방사선의 양이 주기적으로 변하게 만들어 지구에 영향을 끼칩니다. 이는 태양 변화의 한 요소로써 다른 하나로는 비주적인 요동을 하는 것입니다.

 

자기 유체역학적인 다이너모 과정에 의하여 에너지를 공급받아, 태양 주기는 태양 내부 물질의 유도성 작용에 의해 주도되며 아래와 같은 성질을 띕니다.

 

 

1) 태양 대기 (코로나 및 태양풍) 구조를 만듭니다.

2) 태양 복사량을 조절합니다.

3) 자외선에서 X선까지에 해당하는 짧은 파장의 태양 복사 플럭스를 조절합니다.

4) 다른 지자기적인 태양 폭발 현상, 코로나 질량 방출 그리고 태양 플레어의 발생 빈도를 조절합니다.

5) 간접적으로는 태양계로 들어오는 고에너지 은하 우주선의 선속(플럭스)을 조절합니다.

 

 

1. 태양 주기의 역사

태양 주기는 1843년 사무엘 하인리히 슈바베가 발견하였는데, 그는 17년의 관측 후에 태양 원반에서 매년 보이는 흑점의 평균적인 개수에서 주기적인 변화가 나타나는 것을 알아내었습니다. 루돌프 볼프는 슈바베가 수행한 관측 결과와 다른 관측 결과들을 수집하여 연구하였고, 이를 통하여 볼프는 태양 주기를 1745년까지 복원해내고 마침내 이러한 복원물들을 갈릴레오의 가장 초기에 이루어진 흑점 관측 결과로 푸싱하였습니다.

 

최근까지 태양 주기는 1699년과 2008년도의 309년 동안 28개의 주기 있으며 평균적으로 11.04년이었다고 여겨졌으나 다시 최근의 연구 결과는 이 기간들 중 가장 길었던 것 (1784년 ~ 1799년)이 실제로는 두 번의 주기였던 것으로 보인다고 하여 태양 주기의 평균 길이는 겨우 10.66년 정도라고 합니다. 9년만큼의 짧은 주기들과 14년만큼의 긴 주기들이 관측되어 왔고, 1784년에서 1799년까지의 이중 주기 동안의 한 주기는 8년보다는 짧아야 했습니다. 태양 주기는 또한 그 진폭에서 상당한 변화가 나타납니다. 태양 활동 극대기와 극소기는 각각 흑점의 개수가 최대, 최소인 시기인 태양 극대기, 태양 극소기를 가리킵니다. 개개의 흑점 주기는 한 극소기에서 다음 극소기까지로 구분됩니다.

 

볼프가 확립한 번호 부여 체계를 따르면 1755년에서 1766년에 해당하는 주기는 전통적으로 1이라는 숫자가 매겨집니다. 1645년과 1715년 사이의 주기는 거의 관측된 흑점이 없는 시기로 손실된 자료로 인한 인공 구조물과는 다르게 현실적인 특징을 가집니다. 이 시기는 처음으로 구스타프 스푀러에 의해 주목받은 이러한 특이한 현상을 연장하여 연구한 에드워드 월터 먼더 이후에 지금은 먼더의 극소기로써 알려졌습니다.

20세기 중반 이후에 먼더 극소기 또한 리처드 캐링턴과 스푀러에 의해 (독립적으로) 흑점들이 처음 태양의 중위도에 나타난 다음에 태양 극소기에 도달할 때까지 적도로 근접하는 순환 과정으로 주목받았습니다.

 

이러한 규칙은 버터플라이 다이어그램이라는 형태로 가장 잘 가시화되었는데 이는 20세기 초에 E.Walter와 Annie Maunder 부부에 의해 처음 만들어졌습니다. 태양의 이미지는 위도로 펼친 조각 지도와 계산된 태양 흑점의 월평균 표면 비율로 나뉩니다. 이는 색코드 막대로서 수직적으로 그러졌고 그 과정은 이러한 시간 위도 다이어그램을 만들어 내기 위해 1달 간격으로 반복됩니다.

 

태양 주기에 대한 물리적 기반은 20세기 초에 조지 엘러리 헤일과 그의 공동연구자들에 의하여 밝혀졌는데, 1908년에 그들은 태양흑점이 강하게 자화되어 있다는 것을 보였습니다. 그리고 1919년에는 태양 흑점에 대한 아래의 특징이 발견되었습니다.

 

1) 항상 해당 흑점 주기 동안 내내 해당 태양 반구에서 동일하다는 것입니다.

2) 한 주기 동안에 다른 반구에서는 반대입니다.

3) 한 흑점 주기에서 다른 주기로 갈 때 북반구, 남반구에서 서로 역전됩니다.

 

헤일의 관측 결과들은 태양 주기가 평균 22년의 자기의 주기라는 것을 드러내 주었습니다. 그러나 태양 주기의 바로 거의 모든 징후들이 자기 극성에 대해 민감하지 않았기 때문에 이는 11년 태양 주기가 이렇다 할 만한 일반적인 용례로 남게 되었습니다.

 

반 세기가 지나자, 헤럴드 밥콕과 호레이스 밥콕 부자는 태양 표면이 태양 흑점의 바깥 부분에도 자화 되어 있음을 보여주었습니다. 이는 이렇게 약한 자기장은 처음으로 쌍극자를 정렬시키는 것입니다.

그리고 또한 흑점 주기로서 같은 주기마다 극성 역전을 겪습니다. 

이런 여러 가지 관측들은 태양 주기가 전체로써의 태양을 드러내 주는 공간 일시적 자기장 과정임을 확립해주었습니다.

 

 

오늘의 포스팅은 여기까지입니다. 

오늘도 장문의 글 정독해주셔서 감사합니다.

다음 포스팅에서 뵙겠습니다!