태양에 대해서, 태양의 특징과 구조

태양이란?

 

  우리가 흔히 말하는 해(태양, 약 4,500,000,000세)는 우리가 살고 있는 지구가 속한 태양계에 존재하는 유일한 항성이다. 태양은 태양계에서 가장 큰 천체이고, 태양의 내부에서 일어나는 수소핵 융합 반응을 통해 만들어 내는 에너지는 우리가 쓰는 모든 에너지의 근원이라고 할 수 있다. 

  지구를 기준으로 두고 설명해보자면, 지구보다 지름은 약 109배 크고, 질량은 33만 배 정도 되는 거대 항성이다.(전 우주적으로 보면 엄청 큰 편은 아니긴 하다) 지구와의 거리는 약 1억 5천만 km이고, 이는 빛의 속도인 초속 30만 km로 갔을 때도 8분 정도가 걸리는 거리이다. 또한 지구가 태양 주위를 1년에 한 번씩 공전하기 때문에, 지구에 계절과 밤낮의 변화가 생기게 된다. 

 

태양. 출처 : NASA

태양의 구조

 

태양의 구조. 출처 : 네이버 지식백과

 

1. 광구

 

  태양의 가장 바깥에 있어서 우리가 눈으로 관측할 수 있는 표면, 태양의 가장자리부터 약 10km~수십km를 말한다. 우리가 흔히 인식하고 있는 태양이다. 빛이 나는 구체라는 뜻을 가진 광구라는 이름에서 알 수 있듯이, 엄청난 열과 에너지를 뿜어내게 되는 곳이다. 온도는 절대온도 약 5800K로, 약 6100℃이다. 아주 밝게 보이고, 약 5800K라는 온도를 봤을 때, 엄청난 열을 가지는 것으로 생각할 수 있지만 사실 이 부분은 태양에서 제일 낮은 온도를 가진다. 

 

 

2. 태양 대류층

 

  광구보다 한층 아래에 있는 태양의 구조, 태양의 표면에서부터 10km 깊이 정도부터 대류층으로 생각한다. 태양에서 생성된 에너지를 대류를 통해서 전달하기 때문에, 대류층이라는 이름이 붙었다. 대류층에서 생기는 대류현상 때문에, 우리가 태양 표면을 관측했을 때 볼 수 있는 현상 중 하나인 쌀알 무늬가 생기게 된다. 

 

 

3. 태양 복사층

 

  사실상 태양의 핵을 제외하고 거의 모든 공간이 태양 복사층이다.(지구에서 맨틀이 차지하는 공간을 생각해보면 된다) 마찬가지로 태양에서 생성된 에너지를 복사를 통해서 전달하기 때문에 붙은 이름이다. 이 공간은 밀도 높은 플라스마 상태로 이루어져 있기 때문에, 복사를 통한 에너지 전달이 잘 이루어지지 않는다. 따라서 태양의 핵에서 만들어진 에너지가 복사층을 통과하는 데에는 대단히 오랜 시간이 걸린다(약 15만 년).

 

4. 핵

 

  태양의 가장 내부에 존재하는 구조. 온도는 약 1600만 K로, 태양의 구조가 가진 온도 중에서 가장 뜨거운 곳이다(광구는 약 5800K였다). 이렇게 높은 온도를 가진 핵에서는 우리가 알고 있는 수소핵 융합 반응이 이루어지는데, 이를 통해서 태양이 빛과 열에너지 등을 생성하게 된다. (실제로, 지구에서 수소핵 융합 반응이 일어나려면 약 섭씨 1억 도의 온도가 필요한 것으로 알려져 있지만 태양의 중심부는 엄청난 압력이 존재하기 때문에 섭씨 1억 도의 온도까지는 필요 없게 된다)

 

태양에서 관측할 수 있는 현상

 

1. 채층

 

  붉은색을 띠는, 광구 표면 약 4000km 고도까지 존재하는 태양이 가진 얇은 대기층(태양을 기준으로 4000km는 아주 짧은 거리에 속한다). 평상시에는 광구가 내는 빛이 훨씬 밝기 때문에 관측할 수는 없고, 개기일식으로 광구가 가려졌을 때 관측할 수 있다. 태양이 가진 이 대기는 고도가 올라갈수록 온도가 상승한다. 

 

채층(붉은색). 출처 : 한국천문연구원, 네이버 

2. 코로나

 

  태양의 가장 바깥쪽에 존재하는 플라스마 대기층. 이것도 채층과 마찬가지로 평상시에는 광구의 빛 때문에 관측하기 힘들고, 개기일식 때 관측할 수 있다. 온도는 약 100만 K이고(광구의 약 200배), 채층은 광구 주변에 얇게 존재하는 대기층인 반면에, 코로나는 상대적으로 높은 고도인 수백만 km까지 존재한다. 

 

태양의 코로나. 출처 : NASA, 네이버 지식백과

 

 

3. 쌀알 무늬

 

  위에서 설명한 대류층에서 일어나는 대류현상 때문에 태양의 표면에서 볼 수 있는 현상. 현상을 관찰했을 때, 쌀알을 바닥에 뿌려놓은 듯한 모습에서 이름이 유래되었다. 쌀알 무늬는 대류의 상승 부분인 밝은 부분과 대류의 하강 부분인 어두운 경계로 이루어져 있고, 쌀알 무늬의 중심부는 어두운 경계 부분보다 온도가 높다.  쌀알의 지름은 약 1500km로, 이는 지구 지름의 약 1/10이다.