태양이 '욱'하면 지구는 '난감'하다

[아시아경제 김수진 기자]지난달 15일 태양 폭발이 발생했다. 지난 2006년 이후 가장 강력한 폭발이었다. 태양 폭발의 배경과 지구에 미치는 영향, 그리고 2013년 태양활동 극대기를 맞아 변하는 우주를 자세히 들여다본다.

◆태양폭발과 태양폭풍
15일 오전 10시 44분에서 56분 사이, 태양에서는 강력한 플레어 폭발이 있었다. X등급에 속하는 매우 강력한 폭발이었다. 태양 폭발의 등급은 B,C,M,X의 네 단계로 나뉘며 X가 가장 높다. 이 플레어 폭발은 태양의 흑점에서 발생하는데, 이번 폭발은 태양의 중앙에 위치한 흑점번호 1158에서 일어났다. 이번 폭발의 특이한 점은 동시에 태양대기물질(CME)가 발생했다는 점이다. CME는 태양폭발시 함께 발생하는 고속의 플라즈마입자다.

이후 18일 오전 10시 30분경 초속 900킬로미터(km)속도로 날아온 플라즈마 입자가 지구에 도달했다. 바로 '태양폭풍'이다. 한국천문연구원이 운영하는 지구자기장 측정기에서 변화과 관측된 것은 물론 지구에서 태양쪽으로 150만 킬로미터(km)에 위치한 미국 해양대기청(NOAA) 위성도 자기장 변화를 잡아냈다.

태양폭풍이 지구에 도착하면 지구 전리층에 구멍이 생겨 아마추어 무선통신 등 단파통신에 영향을 주게 된다. 단파통신은 전리층 반사를 이용해 먼 곳으로 전파를 보내는데, 구멍 때문에 반사가 일어날 수 없게 되는 것이다. 대기권 상부의 '거울'이 사라진 셈이다. 한 번 전리층에 구멍이 뚫리면 복구에는 2시간 정도가 걸린다. 또한 지구 자기장에 영향을 미쳐 전파 교란이나 인공위성 운영 장애 등의 결과를 낳는다. 이에 따라 GPS 위치정보 오차가 증가하고 통신 장애가 발생한다. 그러나 이번 태양폭풍은 생각보다 별 문제 없이 지나갔다. 태양폭발의 지속시간이 약 10분으로 짧았고 태양폭풍의 자기장과 지구의 자기장 방향이 같았던 덕분이다. 천문연구원 관계자는 "태양폭풍과 지구의 자기장 방향이 달라 서로 충돌하면 지구 통신에 더 큰 악영향을 줄 수 있다"며 "이번에 폭발한 태양의 자기장은 지구 자기장처럼 남쪽에서 북쪽으로 작용해 잘 넘어갔다"고 말했다.

◆계속되는 태양폭발
태양 폭발의 원인은 흑점이다. 흑점은 태양 표면의 비교적 좁은 지역에 자기력선이 촘촘하게 형성된 지역이다. 자기력선이 강해서 태양 내부로부터의 대류가 원활하지 않아 어둡게 보인다. 크기는 망원경으로 겨우 보이는 지름 1500km의 작은 것부터 10만여 km 크기까지 다양하다. 태양 폭발은 흑점이 복잡하게 얽힌 곳에서 발생한다. 흑점과 그 주변부에 자기장 변화가 발생하면서 에너지가 폭발하는 것이다. '태양 플레어'라고 불리는 에너지 방출현상이다.

태양의 플레어 폭발 이미지. 태양 플레어는 매우 한정된 영역에서 단시간 동안 발생하는 급격한 에너지 방출현상을 말한다. 빛을 발하기 시작하면 수 분 내에 급격히 밝아지면서 섬광을 발한다.

이번 태양폭발은 시작에 불과하다. 태양 흑점의 수가 점점 많아질 것으로 예상되고 있기 때문이다. 1609년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 통해 흑점을 관측한 이래 흑점이 약 11년을 주기로 그 수가 많아졌다 적어졌다를 반복한다는 것이 확인됐다. 이를 태양활동주기라고 부르는데, 1755년부터 1766년 사이를 1주기로 명명한 후 2011년 현재 태양활동 24주기를 맞고 있다. 이번 주기에는 하루 최대 흑점수가 약 90개에 달할 것으로 보인다. 특히 2013년 5월은 태양 흑점수가 가장 많아지는 활동 극대기다.

천문연구원의 김연한 박사는 "태양활동 극대기에는 태양폭발의 강도가 커지고 빈도 역시 하루에도 한두차례씩 일어날 만큼 잦아진다"고 설명했다. 김 박사는 "국가적인 태양활동 예측과 감시 시스템을 구축해야 한다"며 "지금까지는 지상에서 태양을 감시하는 시스템 구축에 주력해왔지만, 앞으로는 국제협력을 통해 우주 관측자료를 확보하기 위한 노력을 기울이려고 한다"고 말했다.

김수진 기자 sjkim@