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태양폭풍 예측?…확률은 반반, 확답 어려워



태양


“태양활동을 예측하는 것은 어렵습니다. 통계적 증거도 명쾌하지 않습니다. 향후 태양은 활발하게 활동하는 ‘그랜드 맥시멈’이 올 수도 있고, 태양활동이 약해지는 ‘그랜드 미니멈’이 올 수도 있습니다.”

태양 물리학의 세계적 석학으로 알려진 사미 솔란키 경희대 우주탐사학과 초빙교수(독일 막스플랑크 연구소 연구원)는 최근 과학 학술지 ‘사이언스’의 ‘전망’ 코너에 실린 ‘태양 주기 분석’이라는 글을 통해 최근 많은 과학자들이 우려하고 있는 태양폭풍에 대해 이 같이 밝혔다. ‘전망’은 현재 과학기술계의 이슈가 되고 있는 내용이나 논문의 리뷰가 실리는 코너로 관련 분야에서 인정받는 과학자가 글을 집필한다.

태양폭풍은 태양의 흑점이 폭발하며 표면에 있던 높은 에너지를 가진 플라스마 입자가 우주로 방출되는 현상이다. 태양폭풍이 갖고 있는 자기장의 방향이 지구 자기장의 방향과 반대일 경우 지구의 자기장이 교란되는 ‘지자기 폭풍’이 발생한다. 기존 자기장에 맞춰있던 전자장비가 오작동을 일으키기 때문에 정전이 일어나거나 통신 장비에 이상이 생길 수 있다. 우주에 떠 있는 인공위성도 고장이 날 수 있다.

실제로 1989년 캐나다 퀘벡주에서는 지자기 폭풍으로 변압기에 이상이 발생하면서 600만 명이 살고 있는 도시의 전력이 9시간 동안 끊기기도 했다. 자동차 내부에 있는 전자장비에도 이상이 생기면서 길 가던 자동차가 멈춰 서기도 했다. 전자장비에 대한 의존도가 더 커진 지금, 그때와 같은 태양 폭풍이 지구를 덮친다면 피해는 더 심해질 수 있다.

최근 미국항공우주국(NASA)은 2013년 태양활동이 극대기를 맞이하게 되면 태양폭발로 지구에 큰 피해가 우려된다고 밝혔다. 22년마다 태양의 전자기적 에너지가 최고가 되고, 태양 표면의 폭발활동이 11년 주기로 활성화 되는데 두 주기가 겹치는 해가 2013년이라는 것이다.

하지만 솔란키 교수는 태양활동의 주기를 분석하는 것은 과거 통계자료에 근거한 경험위주의 예측이기 때문에 명확하게 답하기 어렵다고 지적했다. 태양은 흑점수가 늘어나면서 태양활동이 활발해지는 극대기와 잠잠한 극소기로 나뉘는데 대략 11년을 주기로 이 같은 현상이 반복된다. 약 300년 전부터 인간이 직접 태양흑점수를 관찰한 결과다.





태양


과학자들이 2005~2006년 태양활동이 극소기에 접어들었을 때 2007년이나 2008년이 되면 태양활동이 다시 활발해질 것으로 내다봤다. 하지만 지난해까지 태양활동의 극소기 현상이 지속되자 과학자들은 다양한 해석을 내놨다. 강한 극대기가 오기 전의 소강상태라는 설명부터 수십 년에 걸쳐 이어질 극소기의 시작으로 내다보기도 했다.

솔란키 교수는 “실제로 17세기에 60년에 걸쳐 흑점이 나타나지 않았다”며 “이를 ‘몬더 극소기’라고 하는데 향후 이와 같은 극소기가 올 수도 있고, 오지 않을 수도 있다”고 말했다.

그는 “19세기에도 지금과 비슷하게 길고 조용한 극소기가 있었다”며 “태양의 흑점수를 비교해 보면 향후 태양활동 극대기나 극소기가 올 확률은 반반으로 예측하기 어렵다”고 강조했다.

현재 태양활동은 24주기인데 흑점수는 연평균 60~100개에 이른다. 23주기에는 연평균 흑점수가 120개에 달했고 19주기는 지금보다 흑점수가 4배 이상 많았다. 솔란키 교수는 “24주기는 과거 14주기의 시작과 비슷한 점이 많다”고 말했다.

14주기는 20세기에서 가장 약한 주기였고 이때 연평균 흑점의 개수는 63.5개였다. 솔란키 교수는 “2011년 9월까지 흑점 평균수는 45.5개로 이전의 9개 주기와 비교하면 작지만 몬더 극소기가 있었던 시기의 20개 보다는 많은 상황”이라고 덧붙였다. 과거에 비추어 보면 향후 극소기가 지속될 수도 있지만 그렇지 않을 수도 있다는 것이다.

그는 동위원소를 이용한 태양흑점 관찰 증거를 제시하며 태양활동 예보가 어려움을 재차 강조했다. 인간이 태양활동을 관측하기 시작한 것은 300년 정도 밖에 되지 않았기 때문에 이 전의 태양활동 예측을 위해서는 공기 중에 떠 있는 베릴륨과 탄소의 동위원소를 분석한다.

태양활동이 활발해지면 태양에서 지구로 불어오는 태양풍이 강해지고 이는 지구로 들어오는 우주선(Cosmic Ray)의 감소를 일으킨다. 우주선이 지구 대기와 충돌해서 생기는 14-탄소와 10-베릴륨을 분석하면 태양활동 주기를 거꾸로 추적해 나갈 수 있다.

솔란키 교수는 “그랜드 맥시멈 이후 40년 안에 그랜드 미니멈이 발생할 확률은 8%이고, 200년 안에 그랜드 미니멈이 발생할 확률은 40~50%”라며 “태양이 그랜드 맥시멈이 끝난 직후 그랜드 미니멈으로 간다는 보장이 없다”고 말했다. 과거 주기를 살펴봐도 조만간 태양 활동이 극대기가 온다고 말할 수 없다는 것이다.

그는 “태양 활동 예보는 아직 믿을 만 하지 않다. 태양 활동이 긴 기간에 걸쳐 어떤 방향으로 전개될지 확실하지 않다”며 “현재 주기가 그랜드 맥시멈일지, 그랜드 미니멈일지 확률은 반반”이라고 덧붙였다.

 

 

 



원호섭 기자 wonc@donga.com



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