우리에게 너무나 특별한 별의 이름 태양

1. 태양

태양, 플레어, 분화, 돌기

1. 태양의 크기와 구조는 어떻게 되는가?

 태양의 중심에 핵이 있고, 핵 주위를 복사층이 둘러싸고 있다. 복사층은 다시 대류층으로 둘러싸여 있으며, 그 바깥에는 태양의 표면인 얇은 광구가 있다. 광구 표면 바깥으로는 채층과 코로나가 펼쳐져 있다. 전체적으로 태양은 약 137만 km의 지름을 갖는데, 이는 지구 지름의 109배에 해당한다. 태양 내부와 주위에 존재하는 각기 다른 층은 태양의 물리적(대부분은 온도와 압력) 조건이 태양 중심으로부터의 거리에 따라 변하기 때문에 생긴다. 예를 들어 태양의 중심에서는 온도가 1500만 K를 넘고, 내부의 대류층에서는 100만 K 바로 아래이다. 그리고 광구에서는 5800K 정도가 된다.

 

2. 태양의 질량은 얼마나 되나?

 태양은 199만조의 1조 배 kg의 질량을 가진다. 가장 질량이 큰 초거성은 대략 태양 질량의 100배 정도이다. 가장 질량이 작은 왜성이나 갈색 왜성은 태양 질량의 약 1/100배 정도이다.

 

3. 태양은 무엇으로 구성되나?

 태양은 질량으로 볼 때 71%의 수소와 27%의 헬륨 그리고 2%의 다른 원소들로 구성되어 있다. 하지만 태양 안에 있는 원자들의 수로 보면, 91%는 수소 원자이고 9%는 헬륨 원자이다. 그리고 그 밖의 다른 원자들의 수는 모두 합해도 0.1%에도 미치지 못한다. 우주에 존재하는 대부분의 별들도 이와 유사한 화학 조성을 갖는다.

 

4. 태양은 얼마나 오랫동안 빛나고 있는가?

 태양은 46억 년 동안 빛을 발해왔다. 우리는 다양한 과학적 연구를 통해 이를 알고 있다. 가장 설득력 있는 증거는 운석의 연구에서 비롯된다. 다양한 연대 추정 방법을 통해, 이러한 운석들 중 일부는 태양이 빛나기 시작했을 때 형성되었음이 밝혀졌다. 이 운석들의 나이가 46억 년으로 추정되었으므로 태양의 나이 또한 46억 년이 될 것으로 추정된다.

 

5. 다른 별들과 비교할 때 태양은 얼마나 밝은가?

 태양의 겉보기 밝기는 매우 큰 음의 등급으로, 가시광선으로 볼 때 m=-26.7등급의 밝기를 갖는다. 태양이 이렇게 밝은 이유는 다른 별들에 비해 지구에 매우 가까이 있기 때문이다. 태양의 절대 등급은 가시광선으로 볼 때 4.8이다. 이 값은 별들의 절대 등급의 대략 중간 범위에 해당한다.

 

6. 태양은 앞으로 얼마나 더 오랫동안 빛날까?

 과학적으로 이해하게 된 별이 빛을 내는 원리에 따르면, 우리 태양은 앞으로도 50억~60억년간 핵융합을 계속할 것으로 보인다.

 

2. 태양은 우리 우주나 우리은하 안의 다른 별들과 비교할 때 특별한 별인가?

 우주 안의 다른 별들과 비교했을 때 태양은 상당히 평범한 별이라는 것이 밝혀졌다. 우리은하 안에는 태양과 같은 별들이 수십억 개나 있고, 이런 은하는 우주 도처에 있다. 이는 천문학자들에게 반가운 소식이다. 왜냐하면 태양을 일반적인 별들의 본질을 이해하는 모델, 다시 말해 미리 만들어진 실험실로 삼을 수 있기 때문이다. 태양은 지구에서 겨우 1억 4960만 km밖에 떨어져 있지 않은 데다, 굉장히 밝아서 우리는 태양을 상세하게 연구할 수 있다.

 

1. 태양은 자전하는가?

 태양은 실제로 자전을 한다. 태양은 자전축에 대해 서쪽에서 동쪽으로 회전하는데, 이 방향은 태양 주위를 도는 행성들의 공전 방향과 같다. 태양은 단단한 고체가 아니라 전기적으로 대전 된 가스로 이루어진 커다란 구체이기 때문에, 위도에 따라 각기 다른 속도로 자전한다. 태양의 적도 부근은 약 25일에 한 번꼴로 자전하는 반면, 태양의 남극과 북극 부근은 약 35일에 한 번꼴로 자전한다. 이렇게 부분적으로 다른 속도로 자전하는 것을 두고 차등 회전이라고 부른다.

 

2. 태양이 자전함으로써 생기는 결과

 태양의 자기장은 강한 전류에 의해 만들어지는데, 태양의 자전에 의해 생성된다. 태양은 차등 회전을 하므로 태양의 내부는 엄청난 열과 에너지로 소용돌이친다. 이는 태양의 자기력선을 휘거나 꼬이게 하고, 때로는 뭉치고 끊어지게 만들기도 한다. 태양 흑점과 홍염, 태양 플레어 그리고 코로나 질량 분출은 이로 인한 결과다.

 

3. 태양은 얼마나 뜨거운가?

 태양의 중심 온도는 약 1500만 K이다. 이 온도는 양성자-양성자 연쇄반응을 통해 수소에서 헬륨으로 변환하는 별들에게 있어 전형적인 온도이지만, 어떤 별들은 이보다 더 뜨겁고 어떤 별들은 덜 뜨겁기도 하다. 특히 양성자-양성자 연쇄반응 이외의 다른 핵융합, 예를 들면 탄소-질소-산소 순환 반응 또는 삼중 알파 반응 과정을 거칠 경우에는 더욱 그렇다. 태양 표면에서의 온도는 약 5800K다. 별들의 표면 온도는 전형적으로 약 3000K에서 3만 K 범위에 있다. 일부의 특별한 별들만 표면 온도가 이보다 더 높거나 낮을 수 있다.

 

4. 다른 별들의 자전

 모든 별들은 어느 정도 자전을 한다. 태양의 경우 축 주위로 한 번 자전을 하는 데 몇 주가 걸리는 반면, 어떤 별들은 며칠에 한 번꼴로 자전을 한다. 별의 잔재인 백색 왜성과 중성자별은 이보다 훨씬 더 빠르게 자전한다. 일부 중성자별들은 초당 수백 번씩 자전하기도 한다.

 

-태양 탐사
태양으로 보낸 우주 탐사선은 어떤 것들이 있을까?
 태양은 지구 궤도에서도 매우 밝기 때문에, 태양 연구를 위한 대부분의 우주선은 지구 궤도에 머문다. 이러한 우주선의 가장 잘 알려진 예는 SMM(태양 최대 임무), 소호(태양 관측 위성), 그리고 TRACE(전이 영역과 코로나 탐사 위성)이다. 그러나 일부 우주선은 지구에서 관측 가능하지 않은 태양 연구를 위해 태양 주위의 특별한 궤도로 보낸다. 여기에는 헬리오스와 율리시스 무인 우주 탐사선이 있다.