태양에서 가장 뜨거운 부분은 어디일까? 또한 코로나는 무엇일까? 1탄.

Posted by comfycow
2018. 3. 3. 17:17 우주

모든 것을 비추는 태양. 태양이 뜨겁다는 것은 누구나 알고 있을 것이다. 그렇다면, 태양에서 가장 뜨거운 부분은 어디일까? 그것은 핵융합 반응이 일어나는 핵이다. 태양의 핵은 1천500만도 정도로 추정되고 있다. 상상도 하기 힘들 정도의 온도로 옆에만 있어도 온몸이 녹아서 불에 타 없어질 정도의 엄청난 온도이다. 이렇게, 높은 온도와 높은 압력 덕분에 태양의 핵에서는 매초마다 4백만 톤의 물질이 에너지로 바뀌는 핵융합 반응이 일어난다.


태양에서 가장 뜨거운 부분은 어디일까? 또한 코로나는 무엇일까? 1탄.


그런 다음 폭팔적인 핵융합이 탄생한 태양 에너지는 여러 층을 통과해 바깥으로 나온다. 따라서 바깥으로 갈수록 온도는 떨어지는데, 이렇게 바깥으로 나온 태양의 표면온도는 1천 500만도에서 고작 5천도 정도로 떨어지게 된다.


태양 핵에 대한 이미지 검색결과


하지만 이게 다가 아니다. 평상시 눈에 보이는 둥글고 노란 태양이라면 여기가 태양의 끝이 맞다. 하지만 태양의 끝은 아직 끝나지 않았다. 태양이 열을 뻗치는 그 범위는 우리가 상상할 수 없을 정도로 정말 엄청나게 넓기 때문이다. 즉, 태양이 그 영향력을 행사하는 범위는 정말 넓다. 



우리가 흔히 생각하는 태양의 표면은 광구라고 한다. 그리고 광구 밖으로 태양의 대기라 할 수 있는 채층과 코로나가 있다. 채층은 특별한 필터를 쓰거나 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식이 일어날 때 보인다. 그리고 코로나는 개기 일식일 때만 보인다. 위에서 뻗어 나오는 무수한 코로나를 볼 수 가 있다. 그렇다면 이 코로나란 것은 무엇이고 어떠한 현상을 갖게 되는 것일까?



사실 코로나 때문에 태양의 경계는 어디까지이다, 라고 얘기하기가 어렵다. 코로나는 태양 표면인 광구로부터 1천300만 킬로미터 정도 퍼져 있다. 하지만, 태양 자기장의 영향으로 크기와 모양이 계속해서 시시각각으로 변하여 어디까지가 코로나다 하고 말하기 어렵다. 크게 확장할 때 코로나의 범위는 태양계의 바깥 부위인 천왕성까지 닿을 정도라고 하니 정말 어마 어마한 세력이다. 코로나는 우리 눈에 보이는 태양보다 훨씬 먼 곳까지 영향을 미치는 셈이다.


하지만, 코로나에 대한 최대 관심 거리는 역시나 온도이다. 태양 표면은 고작 5천도 밖에 안 되는데, 코로나는 무려 2백만도나 된다. 전구처럼 에너지와 빛을 내는 물질은 가장 안쪽이 뜨겁고 밖으로 갈수록 온도는 떨어지게 마련이다. 이것이 바로 물리학의 법칙이다. 그런데 밖으로 뻗쳐 나가는 코로나가 표면의 온도보다 더 뜨겁다? 이상하다. 상식적으로 이해가 가지 않는다.



이러한 상식도, 태양의 바깥은 예외라고 한다. 바깥으로 갈 수록 점차 뜨거워지는 그 온도는 미스테리였고, 과학자들이 궁금해 하는 최대의 관심사였었다. 하지만, 이 사실은 1930년대 후반에 발견되었다. 천문학자들이 태양의 코로나를 분광기로 관찰했다. 그러자 철, 칼슘, 니켈과 같은 원소가 높은 이온화 상태에 있다는 사실을 발견했다. 이들 원소가 이온화 상태라는 얘기는 온도가 최소 1백만도 이상이라는 의미이다.


그렇다면 무엇이 코로나를 그토록 뜨겁게 달구는 것일까? 표면보다 훨씬 뜨거운 코로나에 대해 직접적으로 열이 전달되는 방식으로는 불가능하다. 고온에서 저온으로 열에너지가 흐른다는 열역학 제2법칙에 위배되기 때문이다. 분명 코로나를 데우는 건 태양이니까. 천체물리학자들은 그동안 코로나의 비정상적인 온도를 설명하기 위해 여러 이론을 내놓았다. 그리고 그동안의 관측을 통해 많은 이론은 사라져갔다. 그런 가운데 최근 두 가지 이론이 유력한 것으로 받아들여지고 있다.