2013년 초강력 태양폭풍과 우주에 미치는 영향

2013년 초강력 태양폭풍과 우주에 미치는 영향

 

2013년 초강력 태양폭풍 예고 … 지구는 안전할까?

입력시간  2011.03.08 21:22  

지구자기권 막혀 영향 미미 … 통신장애 수준 2년후 태양활동 증가… 17일 국내외 세미나

 

▲ 2003년 12월 2일에 발생한 코로나물질(좌), STEREO 위성에서 관측한 CME(태양폭풍).

영화 ‘2012’나 ‘노잉’은 태양의 이상 활동에 의한 전 지구적 멸망을 주제로 다루고 있다.

‘2012’에서는 태양에서 방출되는 중성미자(뉴트리노)의 이상 변형이 지구 내부의 물질인 핵과 맨틀을 자극해 지각의 대 변화를 초래한다는 내용이다.

또 ‘노잉’은 일시적인 태양 폭발 증가로 발생한 고온의 태양풍이 지구를 덮치면서 나타나는 재앙을 표현하고 있다.

이 같은 일이 현실에서도 발생할 수 있을까?

한국천문연구원(이하 천문연)은 실제 오는 2012년 경 있을 태양 이상 활동을 예견하고 이에 대한 대비책을 미국 등과 공동으로 마련 중이다.

지금까지 가장 강력한 태양폭발이 있었던 1859년의 경우 전신기가 고장나고 극소수의 사람이 쇼크로 기절했다는 기록이 있다. 또 지난 2003년에는 아리랑 1호 위성이 태양풍에 밀려 고도가 600m 가량 낮아지고, 일부 다른 나라 위성은 기능이 정지되기도 했다.

그러나 태양폭발로 인한 영향은 대체로 인공위성의 일부 기능 장애나 일시적인 단파 통신 교란 등으로, 실제로 사람들이 일상 생활에서 느끼지 못할 것이라는 것이 대체적인 시각이다.

◆태양폭발의 영향

천문연은 지난달 15일 천문연은 오전 10시 44분부터 56분 사이에 X등급의 태양 플레어 폭발(X2.2)이 발생한 것을 발견했다.

X2.2 등급의 태양폭발은 대단히 강력한 폭발에 해당하는 것으로, 이로 인한 전리층 교란이 위성통신에 영향을 줄 수 있고, 특히 GPS 등 위성항법시스템을 활용한 정밀 위치측정에 오차를 유발할 수도 있다.

당시 폭발의 특이한 점으로는 폭발과 동시에 태양대기물질방출(CME: Coronal Mass Ejection)이 함께 발생했다는 점이다.

CME는 태양폭발 시 발생하는 고속의 플라즈마입자다.

천문연이 개발한 우주환경예보모델은 이 태양 플라즈마가 초속 900km 속도로 날아와 지구 자기장에 영향을 끼쳐 통신 잡음 증가 등 전파교란이나 인공위성 운영 장애등이 발생할 수 있음을 경고하기도 했다.

◆우주환경이란

이번 태양폭발을 계기로 우주환경에 대한 일반인의 관심도 높아지고 있다. 우주환경은 태양과 행성 간의 공간 및 지구자기권의 플라즈마 환경을 의미한다.플라즈마 환경은 자기장과 이온 및 전자의 시간 혹은 공간에 대한 분포상태로 정의가 되며, 우주환경 변화는 이 플라즈마 환경의 변화를 뜻하는데, 이 변화의 주요 원인이 태양인 것이다.

태양은 전자기파와 태양풍으로 불리는 하전입자를 끊임없이 행성 간 공간과 지구자기권으로 방출한다.

이 중 파장이 짧은 X-선이나 자외선은 지구를 포함한 행성의 대기에 전리층이라는 독특한 환경을 만들고 있다. 태양 플레어는 매우 한정된 영역에서 단시간 동안 발생하는 급격한 에너지 방출현상을 말한다.

이 현상은 자기력선이 매우 복잡하게 얽혀 있는 흑점군에서만 발생한다. 플레어의 강도는 주로 광학영역과 X-선 영역의 복사강도에 따라 분류되는데, X-선 세기가 10-4Wm-2를 넘으면 X급, 10-5Wm-2를 넘으면 M급 플레어라고 분류되며, M급 및 X급 플레어는 지구 근처의 하전입자 환경과 전리층의 전자밀도 및 지구자기권 교란과 밀접한 관련이 있다.
 

▲ 우주환경 변화에 의한 영향.

◆태양풍

코로나의 높은 온도는 코로나를 태양으로부터 날려 버리려고 한다.

코로나를 잡아당기는 태양의 만유인력은 코로나를 붙들어 두기에는 충분하지 못하므로, 태양으로부터 꾸준히 불어 나가는 태양풍이 존재하는데, 이 가스의 흐름은 대략 같은 개수의 전자와 양성자로 이루어진 이른바 플라즈마다.

플라즈마의 열전도율은 매우 높기 때문에 태양으로부터 먼 거리까지 고온의 상태가 유지되며, 코로나 홀이나 코로나 물질 방출에 의해 태양풍의 속도가 급격히 증가하는 경우가 있다.

빠른 태양풍은 지구 자기장에 대한 동압력을 증가시켜 지구자기장의 축소를 야기하기도 한다.

이 태양풍은 지구에 도달해도 지구 자기권에 막혀 우리에게 직접 도달하지 못한다.

태양풍과 지구자기장을 구분하는 곳을 자기권계면이라고 하는데, 바깥쪽은 태양풍에 의해 지배되는 공간인 반면 권계면 안쪽은 태양풍 입자가 직접 진입할 수 없다.

다행히 지구의 정지궤도 위성의 고도는 이 권계면보다 안쪽에 위치하고 있지만, 가끔 빠른 속도의 태양풍이 장기간 지구근처를 지나갈 경우 자기권계면이 태양풍의 동압력에 의해 안쪽으로 밀려들어가는 경우가 있다.

심할 경우 정지궤도 위성이 위치한 고도보다 안쪽까지도 이동하게 되며, 실제 지난 2008년 9월 우리나라의 무궁화위성 5호가 빠른 태양풍에 의해 자기권계면 바깥쪽에 위치하면서 약 2시간 가량 휴대폰 사용이 제한되기도 했다.

◆2013년 우주환경 극대기 전망과 대응

내년 말부터 시작돼 오는 2013년까지 이어질 태양활동 증가에 대한 일반인들의 관심도 높아지고 있다.

이에 천문연은 오는 17일 서울 공군회관에서 국·내외 전문가를 초청해 ‘우주환경 특별 세미나’를 개최한다. 이번 세미나는 2013년 강력한 태양폭풍이 지구를 위협할 수 있다는 예측에 대한 국민의 우려가 확산되면서, 이를 불식시키고 정확한 정보를 제공할 필요성이 제기됨에 다라 마련됐다. 이날 행사에는 NASA(미 항공우주국) Joseph Davila 박사와 Arik Posner 박사, UN소속 Hans Haubold 등 세계적 명성의 전문가들이 참석해 관련 정보를 공유한다.

이재형 기자 1800916@cctoday.co.kr

▲ 태양 행성간공간·지구자기권상상도.

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