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태양은 10년간 어떻게 변해왔을까

등록 2020-06-29 10:25수정 2020-06-29 10:48

나사, 태양관측 위성 10주년 맞아 제작
시간당 1장씩 8만7600여장 모아 완성
2010년 6월2일부터 2020년 6월1일까지
24번째 태양 주기 거의 전 기간 담아
2015년 4월에 찍은 사진. 24번째 주기의 정점을 막 지난 시기다. 나사 제공
2015년 4월에 찍은 사진. 24번째 주기의 정점을 막 지난 시기다. 나사 제공

태양은 11년을 주기로 극대기와 극소기를 오가며 활동하고 있다. 현재 25번째 주기(첫 태양 흑점 활동 기록한 1755년 기준)에 돌입한 것으로 추정된다. 지난해 말 24번째 주기를 마치고 새로운 태양 활동 주기의 시작을 알리는 흑점이 관찰됐다.

엄청난 에너지를 뿜어내는 이 태양 표면의 활동을 만 10년 이상 관찰하고 있는 위성이 있다. 미국항공우주국(나사)이 2010년 2월에 발사한 태양활동관측위성(SDO)이다. 고도 3만6000km의 정지궤도에서 지구를 도는 이 위성은 0.75초에 한 장씩 태양의 모습을 고해상도로 촬영한다. 그동안 찍은 사진이 무려 4억2500만장에 이른다. 데이터 크기로 따지면 2천만 기가바이트다. 과학자들은 이 방대한 이미지 데이터를 통해 태양 활동의 상세한 모습과 그것이 지구와 태양계에 미치는 영향을 알아가고 있다.

나사가 이 위성 활동 10년을 기념해 그동안 촬영해온 사진을 모아 만든 1시간여 분량의 타임랩스 영상 ‘태양의 10년’(A Decade of Sun)을 공개했다. 이 위성에 탑재된 태양 대기권 관측 장비(AIA)는 12초마다 10가지 파장으로 태양을 촬영하는데 이번에 공개한 영상은 파장이 17.1 나노미터인 극자외선으로 촬영한 사진들을 모은 것이다.

왼쪽은 24번째 주기의 극소기를 벗어난 지 얼마 안 되는 2010년 6월2일, 오른쪽은 새로운 주기의 극소기에서 벗어나고 있는 2020년 6월1일의 사진이다. 나사 동영상 갈무리
왼쪽은 24번째 주기의 극소기를 벗어난 지 얼마 안 되는 2010년 6월2일, 오른쪽은 새로운 주기의 극소기에서 벗어나고 있는 2020년 6월1일의 사진이다. 나사 동영상 갈무리

나사는 1시간 단위로 사진 한 장씩을 골라 10년에 걸친 태양 활동을 61분짜리 영상으로 압축했다고 밝혔다. 2010년 6월2일부터 2020년 6월1일까지 꼬박 10년 간 촬영한 8만7600여장의 사진으로 완성한 동영상이다. 영상에서 1초가 하루다. 영화가 1초당 24 프레임이 돌아가는 점을 고려할 때, 영화처럼 자연스런 동영상을 구현하는 데 성공했다. 영상을 보다 보면 온전치 못한 장면이 나오는 때가 있다. 지구나 달이 태양을 가리거나 위성이 일시적으로 고장난 경우에 해당한다.

2010년 2월에 발사한 태양활동관측위성(SDO) 상상도. 앞쪽에 있는 네 개의 원통형 망원경이 태양대기관측 장비(AIA)다. 나사 제공
2010년 2월에 발사한 태양활동관측위성(SDO) 상상도. 앞쪽에 있는 네 개의 원통형 망원경이 태양대기관측 장비(AIA)다. 나사 제공

태양활동관측위성은 첫 1년 반 동안 태양 표면에서 거대한 플라스마가 폭발하면서 생기는 태양 플레어 현상을 200여차례 목격했다. 2012년 2월엔 플라스마가 토네이도(거대한 회오리) 현상을 일으키는 모습을 포착했다. 이 태양 토네이도의 회전 속도는 최고 시속 18만6천마일(약 30만km)에 이른다. 지구상의 토네이도 속도(시속 300마일)의 600배가 넘는 가공할 속도다. 또 태양 표면의 플라스마가 시간당 300만마일(약 480만km)을 이동할 수 있는 거대한 플라즈마 파도를 생성할 수 있다는 것도 밝혀냈다.

이 영상은 태양 활동 24번째 주기(2008년 말~2019년 말 추정)의 거의 모든 부분을 담고 있다. 영상의 전반부는 극대기로 진입하면서 태양의 코로나가 활발하게 움직이는 기간이며 후반부는 극소기를 향해 가면서 태양 활동이 잠잠해지는 시기다. 나사가 공개한 원본 동영상을 보려면 이 주소(https://youtu.be/l3QQQu7QLoM )로 들어가면 된다.

태양 활동 주기별 흑점수 변화. 맨 오른쪽이 이번 영상에 포함된 24번째 주기다. 나사/위키피디아
태양 활동 주기별 흑점수 변화. 맨 오른쪽이 이번 영상에 포함된 24번째 주기다. 나사/위키피디아

태양 활동의 강약은 흑점 수의 증감으로 나타난다. 흑점은 다른 곳보다 온도가 낮아 검게 보이는 현상을 말하는데, 이는 이곳의 자기장이 강력해 열 전달을 방해하는 탓이다. 따라서 흑점 수가 늘어난다는 건 자기장 활동이 활발해졌다는 걸 뜻한다. 흑점이 많아지면 지구의 통신과 전력망, 항공기 운항 시스템 등에 영향을 줄 수 있다. 흑점은 짧게는 며칠, 길게는 몇주 동안 관찰된다. 25번째 주기는 2025년 7월을 전후해 정점을 맞을 것으로 보인다.

태양 흑점이 11년 주기로 증감을 반복하는 것은 태양의 자전 때문이다. 태양의 중심은 27일에 한 번, 극지는 이보다 더 느리게 자전한다. 태양이 고체가 아닌 플라스마 상태의 유체여서 극지보다 적도쪽 회전 속도가 빠르다. 이에 따라 나중엔 북극과 남극이 서로 바뀌는 `자기장 역전' 현상이 발생한다. 대략 11년마다 이런 일이 일어난다. 따라서 22년 후에는 다시 원위치로 돌아온다.

나사는 태양활동관측위성이 앞으로 10년 동안 더 관측 활동을 할 수 있을 것으로 내다봤다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr, ▶곽노필의 미래창 바로가기
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