천문학

태양

코코토피아 2022. 8. 17. 22:02

태양 ⓒphoto 뉴시스

 태양은 태양계에서 가장 큰 천체다. 태양의 지름은 약 139만 2천 km로 지구보다 109배 크며, 또한 부피는 지구의 144만 배이다. 질량은 지구보다 약 33만 배나 무거워 태양계 전체 질량의 약 99.86%를 차지한다. 태양 질량의 약 4분의 3은 수소, 나머지 4분의 1은 대부분 헬륨으로 이루어져 있다. 총 질량 2퍼센트 미만은 산소, 탄소, 네온, 철 같은 무거운 원소들로 이루어져 있다. 태양계 중심에 있으며 지구에서 가장 가까운 항성이며, 본래 한국어로 말하면 해라고도한다. 지구는 태양을 일정한 궤도로 공전하고 있다. 그렇기에 지구에서 바라보는 태양은 연중 일정한 궤도를 운행하는 것처럼 보인다. 이 궤도를 지구에서 보기에 태양이 하늘을 1년에 걸쳐 이동하는 경로 즉, 황도라고 하며 이 운동을 연주 운동이라고 한다. 현재 태양의 나이는 약 45억 6721만 년이다. 태양은 G2형 주계열성이며, 표면 온도는 약 5,860K이다. 태양의 절대 등급(별이나 천체가 10파섹의 위치에 있다고 가정했을 때의 밝기를 등급으로 나타낸 것) +4.83이고 겉보기 등급(지구에서 측정되는 천체의 밝기를 등급으로 나타낸 것) -26.74로 아주 밝게 보인다. 지구에 도착한 태양 복사에너지는 지구의 날씨와 기후를 만들어 식물의 광합성을 일으켜 거의 모든 지구상 생명체가 생존할 수 있게 한다. 햇빛은 지구의 주요한 에너지원이다. 지구 표면에 도달하는 햇빛은 지구의 대기가 약화시켜 맑은 하늘에 태양이 머리 위에서 비출 때에 미터 제곱당 1000와트 정도가 된다. 이런 에너지는 여러 자연적인 합성을 통해 동력으로 변환될 수가 있다. 식물의 광합성은 햇빛의 에너지를 화학물질로 바꾸며, 지표면을 데우거나 태양 전지를 이용하여 전기로 바뀌기도 한다. 석유를 비롯한 화석 연료는 오래전 광합성으로 햇빛이 바뀐 것이다. 태양빛이 태양을 출발해 지구까지 오는 데는 약 8분 20초가 걸린다. 태양의 자외선은 살균에 용이하며 가구나 물의 소독에 사용된다. 자외선은 살갗을 태울 수도 있으며 피부에서는 햇빛으로 비타민D를 합성하기도 한다. 또한 자외선은 지구의 오존층이 약화시키며, 위도에 따라 자외선 양이 크게 변해 사람의 피부색이 달라지는 원인이 되기도 한다. 태양의 내부는 눈으로 직접 볼 수가 없는데 이 것은 태양이 전자기 복사에 대해 불투명하기 때문이다. 하지만 태양 진동학에선 태양의 진동 혹은 파동의 전파를 이용해 태양 내부 구조를 분석하고 시각화한다.

 

태양의 표면은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있으며, 그 밖에 철을 비롯한 니켈, 산소, 규소, 황, 마그네슘, 탄소, 네온, 칼슘, 베릴륨 등으로 구성돼 있다.  태양은 백색광을 내며, 지구 표면에서 볼 때 파란색 빛이 일으키는 대기 산란 때문에 노란색으로 보일 수도 있다. 태양빛이 대기를 지나며 산란되어 노란색으로 보일 때가 있다. 청색 광자가 선택적 산란으로 흩어지면서 남은 적색을 상쇄시키지 못한다. 하늘이 푸른 것은 이 것 때문이다. 이 때문에 태양이 낮게 떠 있을 경우 주황색이나 적색을 띠기도 한다. 태양은 플라즈마가 뭉친 상태로 존재하기 때문에 딱딱한 고체 상태가 아니다. 또한 태양은 극보다 적도에서 자전 속도가 더 빠르게 나타난다. 이 현상을 차등 회전이라 부르며, 태양 내부 대류 및 질량 이동의 원인이 된다. 태양은 암석 행성들과는 달리 명확한 바깥 경계가 없고 태양의 가스층 밀도는 중심부에서 멀어질수록 기하급수적으로 감소한다. 그럼에도 태양 내부는 그 성질이 명백히 구별되는 층으로 나눠져 있다. 태양 반지름은 중심부에서부터 광구(천체에서 광학적 깊이가 1이 되는 영역)의 바깥면까지 측정한다. 태양의 광구는 6,000k 정도의 온도를 갖고 있다. 관측하는 파장이나 태양면 위치에 따라 깊이가 다른 곳이 광구면이 된다. 광구는 고르게 빛나고 있는 것이 아니고, 작고 빛나며 엄청나게 많은 알갱이의 집합으로 보인다. 따라서 태양 표면은 맨눈으로 보이는 곳까지 만을 말한다. 태양의 광구보다 높은 고도 전체를 통틀어서 태양 대기라고 부른다. 태양 대기는 전파에서 가시광선, 감마선까지 전자기 스펙트럼 전역을 통한 관측이 가능한 망원경으로 볼 수가 있다. 태양의 대기는 극저온층, 채층, 천이 영역, 코로나, 태양권의 다섯 부분으로 구별된다. 태양에서 가장 차가운 층은 광구 위 약 500km 지점으로 온도는 약 4100k이다. 이곳은 온도가 낮아 일산화탄소, 물 같은 단순 분자들이 존재 가능한 곳이다. 

 

태양은 문화를 형성하기도 했는데 동아시아에서 태양을 큰 양의 기운만이 모인 것으로 보아 태양이라고 불렀다. 각국 고대문화에서 태양신을 기념했으며, 특정 시기의 태양 위치를 표시하는 거석문화를 남기기도 했다. 동아시아 문화에서 태양은 임금을 상징했으며, 흑점이나 일식은 좋지 않은 징조라고 여겨졌다. 한국에서는 삼국시대 이후로 이러한 태양과 관련한 변화를 관측, 예측하기 위해 관리를 두었으며, 고구려에서는 일신에 해마다 제사를 지냈다. 제사를 포함한 일상생활에 기준이 되는 태음 태양력 또한 태양과 달을 기준으로 한 것이다. 고대 이집트 문화에서는 이집트 신화에서 파라오는 태양신 라의 아들로 여겨졌다. 이 때문에 고대 이집트 사회에서 태양은 매우 신성한 존재였다. 사실 태양신의 지위는 라 이외에도 호루스, 아문, 아톤과 같이 주신으로 간주된 신은 모두 태양신이라고 불렀을 만큼 이집트에서 태양은 권력을 상징하는 존재였다.