하늘에 떠 있는 태양은 변하지 않는 것처럼 보이지만, 사실은 태양활동이라는 다양한 현상이 태양에서 일어나고 있습니다. 태양활동 중에서도 방사선을 발산하는 '태양플레어'와 플라즈마를 발산하는 '코로나 질량방출' 등 지구에 큰 영향을 줄 수 있는 현상에 대해 과학 관련 콘텐츠를 다루는 YouTube 채널 Kurzgesagt가 설명합니다.
Could Solar Storms Destroy Civilization? Solar Flares & Coronal Mass Ejections - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=oHHSSJDJ4oo
태양은 고체처럼 보이지만 실제로는 끓어오를 만큼 뜨거운 바다 같은 존재로서, 원자의 전자와 원자핵이 분열되어 플라즈마 속을 떠돌고 있을 정도로 뜨겁습니다.
이 플라즈마는 태양의 자기장에 의해 형태가 결정됩니다. 태양의 플라즈마는 양성자와 전자를 만들고, 양성자와 전자가 운동하며 자기장을 만들어냅니다. 그리고 이 자기장이 분자의 흐름을 만들어내고 있습니다.
이 분자의 흐름은 '태양발전기(Solar dynamo)'라 불리는 태양 내부의 환상전류를 만들어내고 있습니다.
이 태양발전기에 의해 유지되는 태양의 자기장은 엄청난 에너지를 가지며 태양계 전체에 영향을 미칩니다.
이 자기장에 의해 지구에는 비처럼 태양의 플라즈마가 끊임없이 쏟아져 내리고 있습니다. 이 현상이 '태양풍'입니다.
태양풍은 항상 일정하지 않은데, 태양의 플라즈마에 격한 변화가 발생한 경우 태양에서 방출되는 자기장에도 혼란이 생깁니다.
혼란이 진행되면 태양 표면에서 자기장의 매듭이 생기고 이 매듭이 분열하여 엄청난 에너지가 내포된 '자기장의 고리'가 분리될 수 있습니다.
이 자기장의 고리가 태양계에 유해한 영향을 미치는 태양활동의 정체입니다.
자기장의 고리가 만들어내는 현상 중 하나가 높은 에너지를 가진 방사선 해일인 '태양플레어'로, 빛의 속도로 밀려오는 태양플레어는 태양풍의 양자를 밀어내며 가속시켜 'Solar Proton Storm(태양양성자 폭풍)'이라는 현상을 만들어냅니다.
이에 따라 발생하는 현상이 '코로나 질량방출(CME)'입니다. 코로나 질량방출은 태양의 대기에 존재하는 수십억 톤의 플라즈마가 찢어지며 사출되는 현상입니다. 코로나 질량방출에 의해 사출된 플라즈마는 시속 900만 킬로미터라는 속도까지 도달합니다. 이 플라즈마가 직격해도 지구상의 인류에 미치는 영향은 없습니다.
그러나 작은 플라즈마에도 인공위성과 무선통신, 그리고 우주에 있는 우주인은 영향을 받게 됩니다.
지구상의 인류가 영향을 받지 않는 이유는, 지구의 대기와 자기장 덕분입니다. 지구의 대기는 X선을 흡수하여 태양플레어의 영향을 완화시킵니다.
지구의 자기장은 코로나 질량방출에 의한 플라즈마를 휘게 하는 기능이 있습니다. 자기장에 의해 휘어진 플라즈마는 지구의 자력선을 따라 주로 북극과 남극에 쏟아집니다. 환상적인 오로라는 북극과 남극에 쏟아지는 플라즈마에서 대기로 날아들어 온 전자에 의한 현상입니다.
대부분의 태양폭풍은 지구상의 인류에게 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 'Super Solar Storm'으로 알려진 대규모 태양폭풍의 경우에는 이야기가 달라집니다.
'Super Solar Storm'의 발생은 1859년, 1872년, 1909년, 1921년, 1989년, 2012년에 확인되는 등 1세기에 몇 번씩 발생하는 현상입니다.
'Super Solar Storm'은 뇌격과 같은 강한 태양플레어를 방출합니다. 그리고 태양플레어는 코로나 질량방출을 일으키는 수십억 톤의 자기를 띤 플라즈마를 만들어냅니다. 이 플라즈마는 태양과 지구 사이의 거리인 1억 4960만 km를 하루만에 이동합니다.
'Super Solar Storm'에 의한 플라즈마가 지구에 도달하면 그 충격으로 인해 지구의 자기장이 압축되어 에너지가 지구의 자기권에 추가됩니다. 최악의 경우, 이 플라즈마가 만들어 낸 자기가 지구의 자기장과 합체하여 지구의 자기장이 '꼬리'와 같은 모양이 되어 버립니다.
이 꼬리에 에너지가 점차 축적되고, 이 에너지는 최종적으로 지구에 방사됩니다. 이 현상이 '자기폭풍'입니다.
자기폭풍의 자기장은 전류를 어지럽히고 송전망에 영향을 주기 때문에 대규모 정전을 일으키고, 최악의 경우에는 변전소에서 사고가 발생합니다. 캐나다의 퀘벡주에서는 1989년의 'Super Solar Storm' 당시 실제로 대규모 정전이 발생했습니다.
관측 사상 최대의 'Super Solar Storm'라는 1859년의 '캐링턴 이벤트'는 하와이와 카리브 해안에서조차 관측할 수 있을 정도의 오로라가 발생했습니다. 로키산맥 부근에서는 날이 밝았다고 착각할 정도의 밝기에 싸였습니다. 또한 유럽과 북미에 배치되어 있었던 전보시스템에 영향을 미쳐 중지되었고 기기에서 불꽃을 일어났으며 직원이 감전되는 사고까지 발생했습니다.
당시보다 기계가 늘어난 현대에서는 'Super Solar Storm'의 피해는 더 극심할 것으로 예상됩니다. 2012년에는 캐링턴 이벤트와 같은 수준의 'Super Solar Storm'이 지구를 스쳐 지나가는 사건도 발생했습니다.
이 'Super Solar Storm'이 직격했다면, 미국에서만 2.6조 달러(약 2800조 원)의 피해가 발생했을 것이라는 추산도 있습니다. 이 피해액은 미국 역사상 최대의 피해를 가져온 초대형 허리케인 카트리나의 약 20배에 달합니다. '세계의 전력망이 받았을 피해는 원상복구까지 4~10년은 걸렸을 것'이라고 추정합니다.
이 수준의 'Super Solar Storm'이 도달할 가능성은 2020년부터 2030년 사이가 약 12%라는 것. 그러나 2062년 사이에는 이 가능성은 50%에 달해 멀지 않은 미래에 대규모 'Super Solar Storm'이 발생하는 것은 거의 확실합니다.
더 나쁜 소식도 존재합니다. 2019년에 발표된 연구에서는 태양과 같은 천체는 수천 년마다 '슈퍼 플레어'라는 폭발현상이 일어난다고 예측했습니다. 이 연구에 따르면, 이 슈퍼 플레어에 의해 만들어지는 자기장은 다른 현상과 비견할 수 없을 정도로 강력해 지구에 큰 영향을 줄 수 있다고 합니다.
그러나 이런 종류의 태양활동의 영향을 막기 위한 대책은 이미 이루어지고 있습니다. 과학자들은 태양을 관측하여 태양폭풍의 발생을 감시하고 있습니다. 전력회사 등의 엔지니어도 태양폭풍의 위험을 고려하여 긴급시에는 일시적으로 전력망을 차단하여 변전소를 보호합니다.
태양활동에 의한 위험은 존재하지만 제어할 수 있는 것입니다. 어느 날 태양이 빛을 내며 지구를 공격할지도 모릅니다. 그 때를 대비하여 준비를 게을리해서는 안 됩니다.
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