태양은 지구에서 얼마나 멀리 떨어져 있을까?

 

지난해 한국산 인공태양이 1억℃에서 30초 동안 타오르며 세계 최장 기록을 세웠다는 보도를 들은 바 있다. 이 기록은 이전의 운전 시간이었던 20초를 뛰어넘는 기록이었다.

'한국 초전도 핵융합 연구장치'(KSTAR)

핵융합에너지는 태양이 에너지를 만들어내는 '핵융합' 반응을 인공적으로 구현해 에너지를 만드는 방식이다. 핵융합에너지 연료는 바닷물로 고갈 염려가 없고, 에너지 효율이 다른 에너지에 비해 월등히 높다.

 

땅 위에서 태양처럼 핵융합 반응을 일으키려면 섭씨 1억℃ 이상 온도를 유지해야 한다. 태양에선 수소가 높은 압력과 1500만℃ 온도에서 합쳐지면서 헬륨으로 변하고 열에너지를 방출한다. 그러나 인공적으로 높은 압력을 재현하기 어려워 그보다 높은 1억℃ 이상을 유지해야 하는 것이다.

 

연구진은 2018년 KSTAR에서 처음으로 초고온 플라즈마 이온온도 1억℃를 도달시켰으며 이후 20초 연속 운전에 성공하였고, 그리고 작년에 30초까지 기록을 늘린 것이다. 연구진은 향후 2~3배 여유도를 둔 300초 운전을 달성하겠다는 목표를 갖고 있다고 한다.

 

이번 포스팅에서 알아볼 것은 태양이 지구에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 태양의 크기는 얼마나 되는지, 태양은 무슨 색인지에 대해 알아볼 것이다. 어떤 내용들이 있는지 간단하게 알아보도록 하자.

 

 

태양은 지구에서 얼마나 멀리 떨어져 있을까?

출처 - '과학잡지 뉴턴'

태양과 지구 사이의 거리는 평균적으로 약 1억 4960만 km이다. 태양의 빛이 지구에 도달하는데 약 8.3분이 걸린다는 뜻이다. 지구의 궤도는 약간 타원형이기 때문에 태양에 가장 가까운 지점(근일점)에서는 약 1억 4700만 km 가량 떨어져 있고, 가장 먼 지점(원일점)에서는 약 1억 5200만 km 떨어져 있다. 이 3% 정도의 차이 때문에 원일점보다는 근일점에서 태양광이 평균 7% 더 강하게 지구를 비춘다. 그러나 근일점은 실제로 북반구 기준 한겨울인 1월 초에 발생한다. 이를 토대로 계절적 차이가 생기는 이유는 태양에 대한 근접성보다는 지구의 축 기울기 때문임을 알 수 있다.

 

태양의 크기는 얼마나 될까?

태양

 

태양의 반지름은 약 696.342km로 지구 반지름의 약 109배이다. 태양 내부에 지구를 130만 개 이상 끼워 넣을 수 있다는 뜻이다.

 

태양은 산소 없이 어떻게 탈까

 

태양은 단어의 전통적인 의미에서처럼 '타오르지' 않는다. 석탄을 태울 때 탄소가 산소와 화학적으로 결합하는 것과 달리 태양의 연료는 열핵반응을 일으키고 있다. 그 에너지의 대부분은 온도가 높고 압력이 매우 큰 태양 중심 깊숙한 곳에서 수소가 헬륨으로 융합되면서 생성된다.

 

천문학자들은 태양이 핵융합으로 인해 초당 426만 톤(또는 연간 약 140조 톤)의 질량을 잃는다고 계산한다. 이것은 태양 전체 질량의 0.00000007%에 불과하다. 이는 약 50억 년 후 태양이 수명이 다하고 나서도 현재 질량의 99.966퍼센트가 남아있다는 뜻이다.

 

태양은 얼마나 뜨거울까?

 

태양은 표면보다 중앙이 더 뜨겁다. 태양의 중심부에 있는 온도는 약 1500만℃로 열핵 반응이 일어나기에 충분한 온도다. 그러나 과학자들이 '광구'라고 부르는 태양 표면의 온도는 5500℃에 불과하다. 하지만 놀랍게도 태양의 외부 대기는 실제로 표면보다 훨씬 더 뜨겁다. 온도는 약 200만 ℃이며 일부 지역은 2000만 ℃에 이르기도 한다.

 

태양 대기층의 온도가 높은 것에 대해 아직은 완벽하게 설명할 수는 없지만, 태양 자기장의 결과임이 거의 확실하다.

 

태양의 나이는 몇 살일까?

태양

태양의 나이는 약 45억 7천만 년이다. 현재 중년의 나이로 앞으로 50억 년 정도 더 살 것이다. 태양은 나이가 들면서 팽창하고 밝아져 '적색 거성' 별이 되고, 결국 수성과 금성을 집어삼킬 것이다. 지구는 팽창하는 태양에서 거의 살아남을 수 있지만, 지금으로부터 약 30억 년 후에 태양의 에너지 출력은 어쨌든 지구의 바다와 대기를 증발시킬 것이다. 적색 거성이 된 태양은 약 10억년이 지난 후에 외층을 흔들어 아름다운 '행성 성운'을 만들어 낼 것이다. 작고 뜨거운 '백색 왜성'이 남게 될 것이며, 이 '백색 왜성'은 아마도 또 다른 몇조 년 동안 천천히 식으면서 살아남을 것이다.

 

태양은 무슨 색일까?

태양의 색깔

태양으로부터 오는 빛의 스펙트럼은 우리가 일반적으로 녹색으로 묘사하는 파장에서 정점에 이른다. 그러나 가시광선의 좁은 스펙트럼 전반에 걸쳐, 각 파장에서 방출되는 빛의 양은 거의 동일하다. 그러나 더 결정적으로, 사람의 눈은 스펙트럼에 있는 다양한 색상을 한데 평균 내기 때문에 각 빛을 인식하지 못한다. 따라서 녹색광이 아주 약간 초과하는 정도로는 사람의 눈에 녹색으로 보이지 않고, 모든 색을 평균 낸 하얀색으로 보인다. 우리 눈이 태양을 녹색으로 인식하려면, 태양이 녹색 빛만 방출해야 한다. 그렇다면 일반적으로 노란색으로 보이는 이유는 무엇일까?

 

지구의 대기가 빨간색보다 파란색을 더 잘 산란하기 때문이다. 파란색이 산란해 사라져 버리면 우리 눈은 태양을 노란색으로 인식하게 된다. 그러나 우주에서는 태양의 진짜 색을 분명히 알 수 있다. 바로 흰색이다.

 

태양의 자기장은 얼마나 강력할까?

태양의 자기장

가장 최근 이루어진 측정에 따르면, 태양 표면 바로 위의 자기장은 일반적으로 2가우스와 6가우스 사이에 있다. 이에 비해 지표면의 지구 자기장은 0.25가우스에서 0.65가우스 사이로, 태양 자기장의 약 10%이다. 이것은 실제로 매우 약한 자기장이다. 냉장고 자석의 강도가 약 100가우스다. 일반적인 오디오 확성기의 자석은 약 10000가우스이고, MRI에서 사용하는 자석은 약 30000가우스다. 지금까지 알려진 가장 강력한 자기장은 '마그네타'(중성자 별의 일종)라는 천체의 자기장으로, 무려 천조(quardrillion) 가우스만큼 높을 수 있다. 이런 자기장은 신체의 모든 원자를 뒤틀어 즉시 사망에 이르게 한다.