안녕하세요.
오늘은 태양 이야기를 좀 하겠습니다.
태양은 표면부터 섭씨 6000도인 고온으로, 태양의 대부분을 이루고 있는 수소의 일부에서 핵과 전자가 분리될 수 있는 조건을 갖추고 있습니다. 이 상태를 플라즈마라고 하는데요, 플라즈마 상태에서는 전자들이 비교적 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 전자기 유도에 의해 자기장이 생기게 됩니다. 그리고 이러한 자기장이 국지적으로 강하게 나타나는 부분을 흑점이라고 부릅니다.
그러면 흑점은 왜 생기느냐? 아까 말씀드린대로 태양은 플라즈마의 형태라서 유체운동을 합니다. 태양은 약 한달에 한번씩 자전을 하는데, 신기하게도 적도의 자전주기가 극지방보다 짧습니다. 즉, 적도에 있는 플라즈마가 더 빨리 회전합니다. 그러면 원래 남북으로 놓여져 있던 태양의 자기장이 적도방향으로 계속 꼬이게 되고, 자기장의 밀도가 점점 높아져서 흑점이 생기기 쉬운 상태가 됩니다.
이 흑점들은 자기장 에너지가 응축된 상태이기 때문에 쉽게 불안정성을 띄게 되고 에너지를 방출하게 되는데 이 과정에서 온갖 폭발이나 질량 분출이 발생하게 됩니다. 에너지 방출이 다 끝나면 자기장은 재연결을 거쳐 다시 남북방향으로 정렬합니다. 그러면 흑점은 거의 사라지죠. 이러한 이벤트가 활발한 시점을 태양활동의 극대기라고 하고, 그 반대를 극소기라고 합니다. 이 싸이클이 대략 11년 입니다. 그리고 이 한 싸이클이 지나면 태양의 자기장은 남북이 바뀝니다.
아래 그림은 지난 400년간 관측된 흑점의 분포를 보여주고 있습니다. 11년 주기로 진동하는 것을 볼 수 있습니다.
그런데 이런 11년 주기 말고도 태양활동은 장기적인 트렌트를 보입니다. 보시다시피 1600년대에는 활동이 매우 저조했음을 알 수 있습니다. 왜인지는 정확히 알려져 있지 않습니다. 그러나 대략 250내지 500년 주기로 이러한 패턴이 있는 것으로 알려져 있습니다. (*250년 주기설, 혹은 500년 주기설은 아직 주류에서 정설로 확립된 건 아닙니다. 오해 없으시길 바라겠습니다.)
태양이 지구에 미치는 영향이 절대적인지라, 이러한 태양활동의 변화가 지구환경에도 영향을 미칠 수 있습니다. 태양의 활동이 활발한 극대기를 가정하면, 태양에서부터 강한 자기장이 주변으로 더 많이 뻗습니다. 아래 일식 사진에서 보시는 코로나의 모양이 자기력선의 형태를 보여줍니다. 강한 자기장이 태양계를 덮으면, 우주에서 날아드는 우주선을 자기장에 가둘 수 있습니다.
이 우주선 중에 일부가 지구대기와 반응하면 구름 생성을 트리거 할 수 있습니다. 만일 우주선이 지구에 많이 도달하면 더 많은 구름이 생기겠고, 구름이 많으면 태양빛을 더 반사하므로 지구의 온도는 내려갈 것입니다.
즉 태양활동이 활발하면 (즉 흑점이 많으면) 지구기온이 상승, 약해지면 기온이 감소합니다.
아까 위에서 보신 400년의 태양활동 기록과 아래 지구의 온도 그래프를 한 번 비교해 보시겠습니다.
우연히도 1600년대 태양활동이 바닥을 치는 시점과 소빙하기가 일치합니다. 이때 즈음에 역사적으로 의미있는 사건들이 많이 일어나는데 이 때 즈음하여 발생한 기근이 간접적인 원인이라고 추정됩니다.
그렇다면 250년 혹은 500년 주기라는 태양활동의 다음 바닥지점은 언제가 될 것인가? 2000년대에 들어서면서 태양의 활동이 급격히 줄어들고 있음이 관측되고 있습니다. 2020년 현재 11년 주기의 극소기를 지나가고 있습니다만, 이를 감안해도 태양이 너무나 조용합니다. 아래 사진은 오늘자 흑점없는 태양 표면입니다.
"세종남극기지에서 주변 바다 바닥의 토양샘플을 채취했는데 놀랍게도 해당 샘플들이 소빙하기 때마다 빙하의 이동으로 육지에서 쓸려나간 썩은 식물위주의 흙이란 것이 밝혀졌다. 그리고 이 샘플들은 약 500년 주기마다 층층이 쌓였는데 만약 소빙하기가 500년 주기로 발생한다면 다음 소빙하기는 2021~2030년에 발생한다는 매우 섬뜩한 예측이 나온다."
https://namu.wiki/w/%EC%86%8C%EB%B9%99%ED%95%98%EA%B8%B0
만일 지금이 소빙하기에 접어들고 있는 시점이라면 최근의 지구온난화는 어떻게 설명할 것인가? 앞에 말씀드린 대로 지구의 온도는 태양활동과도 상관관계가 있어서 십여년 전까지만 해도 과학자들은 이 기온상승이 태양활동 때문인지 인간활동 때문인지 결론을 내지 못하고 있었습니다. 때마침 지구온도가 올라갈 때쯤 태양활동도 같은 방향을 암시하고 있었기 때문입니다.
만일 이게 사실이라면, 지금 소빙하기에 접어들어야 할 시점에 오히려 역사적으로 더운 날씨를 경험하는 아이러니가 일어나고 있는 것입니다.