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태양풍이란 무엇이며 지구에 어떤 영향을 미칩니 까?

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태양풍은 태양 대기의 가장 바깥쪽 층, 즉 코로나 또는 태양 왕관에서 양성자와 전자가 연속적으로 흐르는 것입니다. 미국 국립해양대기청의 우주기상예측센터에 따르면 이 하전입자는 플라즈마 상태에서 초당 약 400~800km의 속도로 태양계를 휩쓸고 있다.

태양풍이 지구에 도달하면 하전 입자 덩어리를 극쪽으로 지구의 자기장 라인을 따라 자기권(자기권)으로 보냅니다. 이 입자와 지구 대기의 상호 작용은 극지방에서 밝은 오로라의 아름다운 효과를 만들 수 있습니다.

태양풍이란?

유진 파커, 미국의 선구적인 천체 물리학자는 태양풍의 존재를 처음으로 제안했습니다. 태양을 면밀히 연구하도록 설계된 Parker Solar Probe 임무는 이 뛰어난 과학자의 이름을 따서 명명되었습니다.

1957년, Parker는 시카고 대학에서 조교수로 일하고 있을 때 태양의 극도로 뜨거운 코로나가 이론적으로 극도로 빠른 속도로 하전 입자를 방출해야 한다는 것을 깨달았습니다. 이 극단적인 코로나 가열은 태양의 행동에서 가장 신비로운 측면 중 하나이며 태양 물리학자들은 여전히 ​​태양의 가장 바깥쪽 대기가 표면보다 뜨거운 이유를 완전히 이해하지 못하고 있습니다.

NASA의 제트 추진 연구소를 인용하면서 Parker의 이론은 태양의 코로나에서 온도가 섭씨 200만도에 도달하고 플라즈마가 지속적으로 가열된다고 설명합니다. 결국, 플라스마의 온도가 너무 높아져서 태양의 중력이 더 이상 그것을 유지할 수 없습니다. 결과적으로 태양풍으로 우주로 던져지고 태양의 자기장을 끌어당깁니다.

Parker는 2018년에 자신의 이론이 발표 당시 많은 비판을 받았다고 설명했습니다. 그의 논문의 첫 번째 평론가인 Parker를 인용하여 다음과 같이 말했습니다.

마지막으로 천체 물리학자들은 수브라마니아 찬드라세카르, 수십 년 후에 NASA의 Chandra X-ray Observatory의 이름을 따서 명명된 인도계 미국인 과학자는 Parker의 이론을 지지했습니다. 시카고 대학에 따르면 Chandrasekhar는 입자 아이디어에 관심이 없었지만 Parker의 이론을 받아들였습니다. 그는 수학에서 문제를 찾을 수 없었기 때문입니다. 그런 다음 1962년 NASA의 Mariner 2 우주선은 금성을 여행하는 동안 태양풍 입자의 존재를 감지했습니다.

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태양풍의 연속적인 흐름 외에도 태양은 때때로 많은 양의 하전 입자를 한 번에 방출합니다. 코로나 질량 방출(CME)로 알려진 이러한 현상은 지구 주변의 아름다운 오로라와 관련된 지자기 폭풍을 생성할 수 있습니다. 그러나 그들은 지구를 도는 전력망과 통신 네트워크 및 위성에 손상을 줄 수 있습니다.

태양풍은 어디까지 불 수 있습니까?

태양풍은 지구의 자기권을 공격하는 하전 입자로 구성됩니다.

태양풍은 명왕성의 궤도를 훨씬 넘어 태양계에 불고 태양권이라는 큰 거품을 형성합니다. 유럽 ​​우주국(European Space Agency)에 따르면 태양권은 태양과 함께 움직이는 길쭉한 풍선이며 가장 가까운 경계는 태양으로부터 약 100AU(천문 단위)입니다. 천문 단위는 지구에서 태양까지의 평균 거리 또는 대략 1억 5천만 킬로미터에 해당합니다.

태양권은 보호막 역할을 하며 살아있는 세포를 손상시킬 수 있는 에너지 입자로 구성된 우주선으로부터 우리를 보호합니다. 우주선은 태양계 외부에서 시작되어 거의 빛의 속도로 우주를 여행합니다. 보호 거품이 없으면 이 에너지 입자가 지구를 계속 공격할 것입니다. 리처드 마스든“태양권이 없었다면 생명체는 확실히 다르게 진화했거나 전혀 진화하지 않았을 것”이라고 유럽우주국(European Space Agency)의 태양물리학자는 말합니다.

태양풍 속도

태양풍의 컴퓨터 처리 데이터

이 GIF 이미지는 태양풍의 컴퓨터 처리 데이터를 시각적으로 보여줍니다.

태양풍은 태양으로부터 계속해서 흐르지만 밀도와 속도와 같은 속성은 태양 활동의 11년 주기 동안 다양합니다. 이 주기 동안 흑점의 수와 복사 및 방출된 물질의 수준은 태양 최대값에서 태양 최소값까지 변동합니다. 이러한 변화는 자기장의 강도, 속도, 온도 및 밀도를 포함한 태양풍의 특성에 영향을 미칩니다.

우주 날씨를 예측하는 웹사이트 spaceweatherlive.com에 따르면 태양풍의 평균 속도는 초당 약 300km(시속 110만km)입니다. 이에 비해 카테고리 5 허리케인은 241km/h의 속도로 주변을 강타할 수 있습니다.

마리너 2호가 금성을 비행하는 동안 우주선은 태양풍을 발견했을 뿐만 아니라; 그는 또한 태양풍의 두 가지 뚜렷한 흐름, 하나는 빠르고 다른 하나는 느린 흐름을 확인했습니다. 느린 흐름의 속도는 초당 거의 349km로 보고되었습니다. 빠른 전류가 이 속도로 두 배 이동하는 동안.

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태양풍의 빠른 흐름의 기원은 1973년 Skylab 우주 정거장에서 촬영한 태양 코로나의 X선 이미지를 사용하여 확인되었습니다. 태양풍이 비교적 쉽게 전파되도록 하는 개방 자기장 라인 구조를 가진 태양의 더 차가운 영역 또는 코로나 공동은 빠른 태양풍의 형성을 담당합니다.

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태양의 코로나에서 대량 방출이 일어나는 동안 비정상적으로 빠른 태양풍이 생성될 수 있습니다. 이러한 이벤트 동안 풍속은 초당 천 킬로미터 이상에 도달할 수 있습니다. 태양풍의 빠른 흐름이 도달할 수 있는 엄청난 속도에도 불구하고 과학자들을 당황하게 만든 것은 느린 태양풍입니다. 짐 클림착“느린 태양풍은 여러 면에서 더 큰 미스터리입니다.”라고 메릴랜드에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 태양 물리학자가 말했습니다.

코로나 질량 방출(CME)

SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)에서 본 태양 코로나의 질량 방출.

1990년에 발사된 NASA의 Ulysses 우주선은 태양풍이 태양의 극 주위를 비행할 때 천천히 흐르는 태양풍의 기원에 대한 몇 가지 단서를 밝혔습니다. 우주선은 최소 태양 활동 기간 동안 태양풍이 주로 태양 적도에서 발생한다는 것을 발견했습니다.

NASA에 따르면 태양 주기가 최대 활동을 향해 진행됨에 따라 태양풍의 구조는 두 가지 별개의 영역(극에서는 빠르게, 적도에서는 느림)에서 혼합 및 이질적인 흐름으로 변경됩니다. NASA의 Parker Solar Probe는 7년 간의 임무 동안 이 태양의 신비를 조사할 것입니다. Klimchak은 Parker가 이에 대한 새로운 기본 지식을 제공할 것으로 기대하고 있습니다.

태양풍 효과

바람 별의 영향은 태양계 전체에서 느껴집니다. 니키 폭스NASA 본부의 Heliophysics Unit 소장은 “태양이 재채기를 하면 지구가 차가워질 것 같다”고 말했습니다. “태양풍 덕분에 우리는 항상 태양에서 일어나는 일의 영향을 느끼기 때문입니다.”

지구에서 태양풍은 극지방 주변에 눈부신 오로라를 형성합니다. 북반구에서는 이 현상을 오로라라고 하고, 남반구에서는 남광이라고 합니다. 태양풍의 속도가 충분히 높으면 지자기 폭풍이 형성될 수 있습니다. 이 폭풍은 더 조용한 우주 기상 조건에 비해 적도에 더 가깝게 오로라를 확장할 수 있습니다.

알래스카의 오로라

태양 코로나의 대량 방출 현상은 알래스카에서 이와 같은 놀라운 오로라를 일으키는 지자기 폭풍을 생성할 수 있습니다.

지자기 폭풍은 위성과 전력망을 망가뜨리고 우주 비행사를 위협할 수도 있습니다. 이 폭풍우 동안 국제 우주 정거장의 우주 비행사는 피난처를 찾아야 하며 방사선 폭풍이 지나갈 때까지 모든 우주 유영이 중지되고 민감한 위성이 꺼집니다.

SpaceX는 이미 우주 날씨가 초래할 수 있는 피해를 확인했습니다. 2022년 2월에 지자기 폭풍이 5천만 달러 이상의 가치가 있는 40개의 Starlink 위성을 파괴한 것처럼, Starlink 위성은 매우 낮은 궤도(100~200km)에서 발사되는 동안 항력을 극복하고 최종 고도까지 상승하기 위해 엔진을 켭니다. 약 550km.

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지자기 폭풍 동안 지구의 대기는 폭풍의 에너지를 흡수하고 가열되어 위쪽으로 팽창합니다. 열권의 상당한 밀도화로 이어지는 사건. 열권은 지구 대기의 네 번째 층으로 지표면에서 약 80km에서 약 1000km까지 뻗어 있습니다.

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밀도가 높은 열권은 더 많은 항력을 의미하며 이는 위성에 문제가 될 수 있습니다. 2022년 2월, 궤도에 방금 발사된 스타링크 위성은 지자기 폭풍으로 인해 크게 증가한 항력을 극복하지 못했습니다. 그 결과 그들은 땅을 향해 떨어지기 시작했고 마침내 대기 속에서 타버렸다.

태양 날씨는 매우 값비싼 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 그러한 사건에 대한 이해와 모니터링 및 예측을 높이는 것이 중요합니다. 태양풍 과학자들은 우주 날씨에 대해 더 많이 배우고 예측을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. NASA는 “우주 날씨를 무시할 수 없다”고 말했다. 그러나 우리는 우리 자신을 보호하기 위해 적절한 조치를 취할 수 있습니다.”

과학자들은 태양풍을 어떻게 연구합니까?

태양 물리학 시스템 천문대

Heliophysics System 관측소는 우리의 역동적인 태양계를 연구하기 위해 설계된 우주선으로 구성되어 있습니다.

태양 물리학 임무는 태양과 태양풍의 영향을 포함하여 태양계에 미치는 영향을 연구합니다. NASA에 따르면 이러한 임무의 목적은 모든 것을 이해하는 것입니다. 행성 대기가 어떻게 형성되고 우주 날씨가 우주 비행사와 지구 근접 기술에 어떻게 영향을 미치는지부터 우주에서 우리의 우주 이웃을 지배하는 물리학을 이해하는 것까지.

태양 환경을 이해하는 것은 간단한 일이 아닙니다. 이러한 이유로 우주선 전체가 태양과 태양의 거동을 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 임무는 Heliophysics System Observatory(HSO)라는 단일 관측소로 간주될 수 있습니다.

태양 물리학 시스템 관측소는 여러 개의 태양, 태양권, 지구 우주 및 행성 우주선으로 구성됩니다. 태양을 만진다는 과감한 목표를 가진 Parker Solar Probe, NASA와 유럽우주국의 공동임무인 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory), 거의 동일한 두 개의 관측소로 구성된 STEREO(Solar Earth Relations Observatory) 등 , 그리고 처음으로 태양의 미지의 극지방을 탐사하는 유럽 우주국의 태양 궤도선.

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