태양의 온도와 용어

태양-흑점폭발

태양의 온도와 용어

 

・태양의 표면 온도
 
태양 표면의 온도는 약 6000℃로 알려져 있습니다. '알려져 있습니다'라고 하는 것은 아직 아무도 실제로 태양까지 가서 온도를 측정한 적이 없기 때문입니다. 어디까지나 추정치일 뿐이며, 정밀한 온도는 현재까지 밝혀지지 않았습니다. 여기서 '태양의 땅은 무엇으로 되어 있을까요?' '땅이 그렇게 고열이 날 수 있는 이유가 뭔가요?'라는 의문을 품은 사람도 적지 않을 것입니다. 사실 태양은 땅이 없이 수소나 헬륨과 같은 여러 종류의 가스가 모여 만들어진 별이며, 그 정체는 빛의 구체(광구)입니다. 이 외에도 탄소나 철과 같은 물질도 일부 포함되지만 양은 극히 적습니다. 탄소는 약 4800℃, 철은 약 2800℃까지 올라가면 기체가 되기 때문에 태양에는 가스가 주를 이룹니다. 가스가 한 곳에 집중되면 그 중심 부분의 온도가 높아지고 큰 에너지가 발생하여 열이나 빛이 나타납니다. 이것이 태양이 스스로를 빛내는 원리입니다. 태양은 무게가 있어 지구의 약 33만 배에 달합니다. 태양은 중심을 향해 누르는 힘이 매우 강력하여 안으로 갈수록 온도가 높아집니다. 반대로 말하면 태양의 에너지는 중심에서 바깥쪽을 향해 전달되고 있는 것입니다. 태양 내부(중심핵)의 온도는 약 1600만℃로 계산되고 있습니다. 이 열을 태양으로부터 약 1억 4960만 킬로미터나 떨어진 지구에서 받아 따뜻함을 느끼고 있는 것입니다.

・태양의 온도 측정법
 
인류가 가본 적도 없고 접근할 수 없는 태양의 온도는 어떻게 측정되고 있을까요? 실제로 태양의 온도는 태양이 방출하는 '빛의 색'을 조사함으로써 파악되고 있습니다. 태양과 같은 항성은 다양한 파장의 빛을 방출합니다. 이러한 파장은 항성의 표면 온도 변화에 따라 비율이 변합니다. 항성의 표면 온도가 낮을 때는 파장이 긴 빛이 많아져서 붉게 나타나고, 반대로 표면 온도가 높아지면 파장이 짧은 빛의 비율이 늘어나게 되어 파란색으로 보입니다. 다시 말해, 어느 파장의 빛이 더 많은지를 조사함으로써 해당 항성의 표면 온도를 추정할 수 있습니다. 그리고 "항성"은 스스로 빛을 내는 별을 의미합니다. 밤하늘에 빛나는 모든 별은 항성입니다. 반면에 달이나 지구와 같이 스스로 빛나지 않는 별은 "행성"이라 불립니다. 태양도 다른 항성과 마찬가지로 다양한 파장의 빛을 방출합니다. 프리즘을 사용하여 햇빛을 나누면 무지개와 같은 7가지 색이 나타나는데, 이 중 초록색이 가장 강하다는 것을 확인할 수 있습니다. 이를 토대로 태양의 표면 온도는 약 6000℃일 것으로 추정됩니다.

・흑점이란?

 
태양의 표면 온도는 일정하지 않고 낮은 온도를 가진 지역이 무수히 있습니다. 이를 '흑점'이라고 부릅니다. 흑점 중앙의 "암부"는 약 4000℃이며, 주위에 있는 "반암부"는 약 5500℃로, 상상하기 어려운 초고온입니다. 흑점은 광학 망원경을 사용하여 관찰할 수 있습니다. 추가로, 태양 흑점이 비교적 저온인 이유는 거기에 강한 자기장이 존재하여, 자기장에 의해 태양의 표면에서 나오는 열이나 빛이 차단되기 때문입니다.

・코로나란?
 
태양의 상층에는 '채층'이라 불리는 대기층이 존재하며, 또한 약 2000킬로미터 상공에 위치한 층을 '코로나'라고 부릅니다. 채층은 4500℃에서 1만℃까지, 코로나는 약 100만~500만℃에 이르는 고온의 가스로 이루어져 있어 접근이 어렵습니다. 이 때문에 '코로나가 태양 자체보다 온도가 더 높다'라는 사실을 알아차리는 분들도 계실 것입니다. 태양 에너지는 중심핵에서 광구로 전달되는데, 태양 주위에 존재하는 코로나가 왜 태양보다 온도가 높을까요? 현재 있는 가설 중 하나는 자력선을 따라 전달되는 '알벤파'라 불리는 파도가 코로나까지 에너지를 실어나르며, 이 에너지가 코로나에서 열로 바뀌어 더 높은 온도를 유지시키고 있다는 것입니다.

・프로미넌스란?
 
태양 표면을 특수 필터로 관찰하면 태양에서 솟아나오는 불꽃과 같은 현상을 발견할 수 있습니다. 이러한 현상을 '프로미넌스'라고 칭합니다. 프로미넌스는 온도가 5000~1만℃에 이르는 플라즈마 가스로, 높이는 수만 킬로미터에 달하며 때로는 지구 직경의 수십배까지 커질 수 있습니다. 프로미넌스가 태양 표면에 나타나면 그 모습이 검은 끈처럼 보입니다. 이러한 현상은 육안으로는 관측할 수 없지만 태양 망원경을 통해 살펴볼 수 있습니다.

・태양 이외의 항성의 온도는 몇도일까?
 
항성의 색상은 온도가 높은 순서대로 청백→흰색→노랑→오렌지→빨강으로 보이는 성질이 있습니다. 밤하늘의 별을 잘 관찰하면 색이 미묘하게 다르다는 것을 알 수 있을 겁니다. 온도로 따지면 창백한 별에서는 1만 ℃ 이상이고, 붉은 별에서는 4,000 ℃ 이하 정도입니다. 예를 들어 겨울 하늘이라면, 시리우스(큰개자리)는 창백하기 때문에 온도가 높고, 노란개비자리는 가운데 정도의 온도를 가집니다. 붉은 베텔기우스(오리온자리)는 다른 항성에 비해 온도가 낮다는 얘기입니다.