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태양 흑점 형성의 비밀: 왜 주변 지역보다 더 어두운가요?
주변보다 더 어두운 태양 표면의 일시적인 점인 흑점은 가장 잘 알려진 태양 현상 중 하나입니다. 흑점은 주로 태양의 광구에서 볼 수 있지만 일반적으로 태양 대기 전체에 영향을 미칩니다. 이러한 반점은 자속의 집중이 대류를 억제하여 표면 온도를 감소시키기 때문에 형성됩니다. 흑점은 일반적으로 활성 지역에서 쌍으로 나타나며 약 11년의 태양 주기에 따라 달라집니다. 단일 흑점 또는 흑점 그룹의 수명은 며칠에서 몇 달까지 다양하지만 결국에는 사라집니다.
흑점의 직경은 16킬로미터(10마일)에서 160,000킬로미터(100,000마일)까지 다양하며, 더 큰 흑점은 망원경 없이도 지구에서 볼 수 있습니다.
흑점은 초당 수백 미터의 속도로 움직이며 이는 강한 자기 활동을 나타냅니다. 흑점은 코로나 루프, 돌출, 재결합 사건과 같은 다른 활성 영역의 현상을 동반하며, 대부분의 태양 플레어 및 코로나 질량 방출(CME)은 이러한 가시적 흑점 그룹을 둘러싼 자기 활성 영역에서 발생합니다.
흑점의 역사
태양 흑점에 대한 최초의 기록은 기원전 800년에 완성된 중국 주역으로 거슬러 올라갑니다. 그 안에는 태양 표면에서 관찰되는 "dou"와 "mei"가 설명되어 있는데, 두 단어 모두 면이 막히는 것을 의미합니다. 눈에 보이는 태양 흑점에 대한 최초의 의식적 관찰은 서기 364년에 천문학자 갠더(Gander)에 의해 기록되었습니다. 기원전 28년에 중국 천문학자들은 태양 흑점 관측을 공식 기록에 정기적으로 기록하기 시작했습니다. 고대 그리스 학자 테오프라스토스(Theophrastus)는 기원전 300년에 태양 흑점을 명시적으로 언급했습니다. 나중에 영국의 수도사 존 우스터(John Worcester)는 1128년에 흑점에 대한 최초의 그림 기록을 만들었습니다.
1610년 12월 영국의 천문학자 Thomas Harriot가 처음으로 망원경을 사용하여 태양 흑점을 관찰했고, 1611년 3월에는 프리지아의 천문학자 John과 David Fabricius가 관찰하고 보고했습니다.
태양 흑점의 발견은 17세기 초 마케다 최소기 동안 19개 그룹의 태양 흑점을 기록한 유명한 존 헤벨리우스(John Hevelius)를 포함하여 많은 천문학자들의 관심을 끌었습니다. 19세기 초, 윌리엄 허셜(William Herschel)은 특정 태양 흑점 특성이 지구의 가열을 나타낸다고 믿고 태양 흑점이 지구 온도와 관련이 있다는 가설을 세운 최초의 과학자 중 한 명이었습니다.
흑점의 물리적 특성
태양 흑점에는 중앙 그림자 영역과 주변 반그림자 영역이라는 두 가지 주요 구조가 있습니다. 그림자 영역은 흑점에서 가장 어두운 부분으로 자기장이 가장 강한 곳으로 태양 표면과 거의 90도 수직을 이룬다. 반그림자 영역은 직선 구조로 형성된 상대적으로 밝은 영역으로, 그림자 영역보다 자기장의 각도가 더 큽니다. 흑점 그룹에는 단일 연속 반그림자 영역으로 둘러싸인 여러 개의 그림자 영역이 있을 수 있습니다.
태양 흑점의 표면 온도는 약 3000~4500K인 반면 주변 물질은 약 5780K이므로 흑점은 태양 표면에 특히 뚜렷하게 나타납니다.
고립된 흑점은 주변 광구와 비교해도 보름달보다 더 밝게 보입니다. 형성되고 붕괴되는 일부 태양 흑점에는 빛 다리라고 불리는 그림자 영역을 관통하거나 완전히 나누는 밝은 물질의 상대적으로 좁은 영역도 나타납니다. 이러한 빛 다리의 자기장은 일반적으로 그림자의 자기장보다 더 약하고 더 강합니다. 같은 높이의 영역.
흑점의 수명
흑점의 출현은 며칠에서 몇 달까지 지속될 수 있지만, 흑점과 관련된 활동 영역의 수명은 일반적으로 몇 주에서 몇 달입니다. 흑점은 태양 표면의 움직임에 따라 직경이 16km에서 160,000km에 이르기까지 팽창하거나 수축합니다.
흑점의 형성과 소멸
태양 흑점이 어떻게 형성되는지에 대한 세부 사항은 여전히 진행 중인 연구 주제이지만, 과학자들은 일반적으로 그것이 활동 지역의 광구를 관통하는 태양 대류권의 전자기 흐름 관의 눈에 보이는 징후라는 데 동의합니다. 강한 자기장이 대류를 차단하기 때문에 태양 내부의 에너지 흐름이 감소하고 표면 온도가 떨어집니다.
태양 흑점의 초기 형태는 작고 어두운 영역이며, 시간이 지남에 따라 크기가 커지고 서로 가까워지면서 더욱 복잡한 구조를 형성하게 됩니다.
흑점의 수명은 일반적으로 며칠에서 몇 주까지입니다. 자기장의 집중을 제거하려는 자기압의 구동력에도 불구하고 흑점은 계속해서 나타날 수 있습니다. 과학자들은 태양의 음파(국지적 지층론)를 관찰함으로써 흑점 아래의 3차원 구조 이미지를 개발하고 각 흑점 아래에서 강한 하강 흐름을 식별할 수 있었습니다.
현대적인 관찰과 응용
태양 흑점을 관찰하려면 지상과 지구 궤도에 있는 태양 망원경을 사용합니다. 이 망원경은 필터링 및 투영 기술을 사용하여 직접 관측합니다. 태양을 직접 보면 인간의 시력이 영구적으로 손상될 수 있으므로 아마추어 천문학자들은 일반적으로 보호 필터를 사용하거나 투사된 이미지를 통해 관찰합니다. 흑점의 높은 활동은 좋은 전리층 전파 조건을 제공하고 전파 범위를 크게 증가시키기 때문에 아마추어 무선 커뮤니티에서 흥분의 원천입니다.
태양 흑점과 기타 자기 과정은 태양 복사에 거의 영향을 미치지 않지만, 태양 흑점의 존재는 여전히 태양 대기의 에너지와 운동량 전달에 중요한 역할을 합니다.
따라서 태양 흑점에 대한 연구는 천문학의 문제일 뿐만 아니라 첨단 통신 및 지구 기후 변화와 관련된 중요한 문제이기도 합니다. 그렇다면 흑점에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라 태양과 그 영향에 대한 우리의 견해가 바뀔까요?
