Transcript 태양의 구조

인천대학교 지구과학
태양, 태양계, 항성
목차
 태양의 구조
 태양계의 구성 및 운동
 항성의 생애
인천대학교 지구과학
태양의 구조
http://www.youtube.com/watch?v=qZe5D3MSjOI
태양
 고온의 거대한 가스 구
 질량: 2×1030 kg
X-ray 영상
자전: 시속 7000 km
공전: 초속 220 km
거리: 1억 5천만 km (= 1 AU)
표면온도: 약 6000 K
 중심부에서는 수소핵 융합 반응
(수소헬륨)에 의해서 막대한
에너지가 만들어지고 있음
 중심부 에너지는 먼저 (
),
그 다음에 (
)에 의해
태양 표면까지 전달됨
광구 (photosphere)
 태양의 표면(?)
 태양 중심으로부터
약 70만 km 거리에 위치
 수 백 km의 두께,
대표적인 온도는 6천 K
 전자파 형태로 지구에 도달하는
에너지의 대부분이
바로 이 광구에서 복사되고 있음
 광구에는
쌀알무늬(granulation)와
흑점(sunspot)이 있으며,
강한 자장을 동반한 플레어(flare)
가 폭발하는 경우도 있음
(
)와 흑점
본영(umbra), 반영(panumbra)
대류 조직(8 min 주기)
 흑점
 주연감광 효과
(周緣減光)
흑점의 개수 주기: 11년
흑점의 자성 주기: (
)년
 홍염(prominance)
 플레어(flare)
태양 표면에서의
물질의 폭발 또는 분출 현상
- 강도(분출속도)에 따른 모양
 홍염: 태양의 (
)에 끌려 다시 태양표면으로 되돌아오는 것
 플레어: 강력하여 물질이 우주공간으로 뻗어 나간 것
- 온도: 홍염은 약 만도 정도이고, 플레어는 수백 만도에 이름
- 전자기파: 플레어에서는 ( )-선이 방출되지만, 홍염에서는 없음
채층 (chromosphere)
 광구 위에 자리잡고 있는
두께 약 2천 5백  만 km 얇은 층의
붉은색 대기
 직경 500 km의 제트기류인
스피큘이 존재
 채층 하부 온도는
약 4천 3백 도(K) 이지만,
상부 온도는 10만 도(K) 까지 가능
 광구 밝기가 매우 강렬하기 때문에,
(
)의 경우나
특별한 장비를 사용하여 관측가능
 스피큘: 채층의 돌출부분인데, 마치 우거진 숲 같음.
광구로부터 약 20 km/s로 솟구쳐 올라
광구 위 3천-1만 km 고도까지 도달함
코로나 (corona)
 태양을 제일 바깥에서 감싸고
있는 층

(solar wind):
채층으로부터 극히 고온 전리된
입자가 끊임없이
사방으로 불어 나오는 현상이
관찰되는 곳
 지구의 공전궤도에 이르렀을
때의 속도는 평균 약 500 km/s
 평균온도는 수백 만 도(K)로서
광구(6천 K)보다 더 뜨겁지만,
밀도가 12승 정도나 낮기 때문에
광구에 비해 1/100만 정도의 빛만
만들어 냄
 채층
 코로나
태양빛 안에는?
태양빛의
스펙트럼(=분광)
플레어 폭발
파장
진동수
^
 파장이 짧은
(진동수가 큰)
단파일수록
고에너지의
빛
v
에너지
^
최근 한 신문기사
태양풍 방출을 보여주는
자외선 영상 








2011년 2월 15일 태양흑점 폭발
오전 10시50분 쯤 흑점번호 1158에서 경보 3단계(주의상황)급 폭발현상이 발생
경보 3단계는 일시적 HF통신 두절, 장파(LF)항법 오차발생 및 위성영상 노이즈 등의
장애 현상이 예상될 때 내려짐
이번 폭발은 태양의 중앙에서 발생, 오전11시10분 현재 태양풍이 약 400㎞/sec속도지만
앞으로는 약500㎞/sec이상으로 점차 강해질 것으로 예상
전파연구소는 "이번 폭발이 지구에 미치는 영향은 상당히 클 것으로 예상돼 앞으로 수일간은
지속적인 감시가 필요하다"며 "최근 들어 태양활동 극소기를 지나 지난해부터 태양흑점이 증가하고
있어 오는 2013년 태양활동 극대기를 향해 가면서 여러 차례 대규모 태양폭발이 일 것으로 보인다"고
말했다.
태양이 폭발하면 태양에서 방출된 고에너지 입자들이 인공위성의 전자장비와 태양전지판 등에 영향
을 미쳐 위성의 수명 및 궤도 등에 영향을 줄 수 있다. 위성의 신호감소 및 잡음 증가도 우려돼 관련기
관과 업체에서는 이에 대한 대책 마련이 필요
현재 태양폭발에 영향을 주는 대역은 2㎒~1㎓이다. 특히 전리층으로 유입된 고에너지 입자들은 전리
층의 높이를 변화시키거나 이온화를 증가시킴에 따라 11시10분 현재 HF통신이 두절된 상태
전파연구소는 "지속적으로 수 분내지 수십 분까지 통신이 두절되는 현상이 자주 발생할 것"이라며 "
따라서 유선 및 이동통신 등 다른 대체 통신 수단을 마련하도록 권고하고 있다"고 덧붙였다.
저작권자ⓒ '한국언론 뉴스허브' 뉴시스통신사.
 2002∼2003년 태양활동 극대기 때
우리나라에서는 문헌상 고려시대 이후 처음으로 (
)가 관측됐다.
또 미군 공군기지 단파통신이 두절되고
다목적 실용위성인 아리랑 1호의 고도가 600ｍ 가량 낮아졌으며,
무궁화위성 태양전지판 성능이 다소 떨어지는 등의 현상이 발생했다.
당시 남아공에서는 송전탑에 유도전류가 흐르면서 과부하가 생겨 대규모 정
전이 발생했지만 이 같은 정전은 고위도 지방에서만 일어날 수 있다는 것이 천
문연의 설명이다.
천문연 이재진 박사는 "공상과학영화 등에 그려지는 태양활동 극대기의 모습
은 과장된 면이 많다"며 "특히 태양 내 폭발지점이 지구를 바라보는 쪽이 아닌
반대편에서 일어난다면 지구에는 거의 영향이 없을 것"이라고 말했다.
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<저작권자(c)연합뉴스. 무단전재-재배포금지.>
인천대학교 지구과학
태양계
http://www.youtube.com/watch?v=JyGNYDh_5hs&feature=related
태양계
 중심 항성(star)인 태양의 (
)에 의하여 묶여 있는 천
체들
- 행성(planet), 소행성(asteroid), 혜성(comet),
유성체(meteoroid)
 태양계 질량의 99.8%를 태양이 차지
 태양과 지구 간 거리
= 1 AU (Astronomical Unit, 천문단위) ~ 1억 5천만 km
행성
 공전: 서  동
자전: 서  동 (_______, ________ 제외)
 지구형 행성( _____행성: 철질 핵+규산염질 맨틀)
- 수, 금, 지, 화
 목성형 행성(거대 _____ 행성)
- 목, 토: 수소 + 헬륨
- 천, 해: 수소 + 헬륨 + 다양한 물리적 형태의 물
* 네 행성 모두 고리를 갖고 있으나, 토성을 제외한 나
머지는 지구에서 고리를 관측하기 어려움
태양계
 케플러의 법칙
- 제 1법칙: (
) 궤도의 법칙
- 제 2법칙: 면적 속도 일정의 법칙 cf. 공전속도
- 제 3법칙: (
)의 법칙
a3/p2 = k a: 행성-태양간 평균거리[천문단위],
p: 행성의 공전주기[년],
k =1
 티티우스-보데의 법칙
a = 0.4 + 0.3 × 2n
n= -∞(수성), 0(금성), 1(지구), 2(화성), 4(목성), 5(토성), …
수성
(水星)
 태양에 가장 근접
 대기가 없어(why?)
일교차가 매우 큼
 무수한 운석 구덩이
들
- 1차, 2차 크레이터
 크기가 작음
(달보다 약간 큼)
큰(
): 반지름의 70%
금성(金星)
 지구와 가장 가깝고
크기와 조성이 비슷
 가장 밝은 행성
(밤하늘에서 달 다음의
밝은 천체, 일출 일몰
전후에만 보임)
(
), 계명성: 새벽
무렵에 나타나는 금성
 약 95기압의
두꺼운 CO2 대기
(1 기압 = 약 1000 hPa)
 표면 온도 500 ℃
지구(地球)
 태양계 셋째 행성
 지구형행성 중 가장 큼
 유체(바다, 대기),
지각(고체), 맨틀, 핵
 심히 다양한 생물
(동물, 식물, 균 등)
 1개의 거대 위성 (달)
- 이체 회전 운동
화성
(火星)
 지구와 가장 닮은 행성




(자전주기 등)
희박한 CO2 대기
4계절
북극/남극에 흰색 극관
- CO2의 드라이아이스
- 계절에 따라 크기 변화
지표면은 붉은 사막,
많은 운석 구덩이,
화산 흔적
Curiosity's Successful,
Glorious Triumph on Mars!
http://www.youtube.com/wat
ch?v=P4boyXQuUIw
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/images/
목성(木星)
• 가장 큰 행성 (지구의 11배)
• 금성 다음으로 밝은 행성
• 많은 위성들 (제일 큰 위
성 가니메데 > 수성)
• 표면에 가로줄 무늬
(대기의 대류 현상)
• 적도 부근에 붉은 반점
(대기의 소용돌이)
토성(土星)




두 번째로 큰 행성
제일 저밀도 행성
표면은 고체가 아님
빠른 자전속도와
적도면에 아름다운 고리
(얼음알갱이)
토성의 북극 육각형 회전구름
(제트류)
천왕성
(天王星)
 청록색을 띰
(
)으로 발견한
최초의 행성
 공전면에 거의 닿을 정
도로 심하게 기울어진
자전축
 태양계 행성 중 가장 차
가운 대기
 구름 띠나 폭풍 등의 표
면적 특징이 거의 없는
밋밋함
해왕성(海王星)
 푸른색을 띰




(‘바다의 왕’이란 한자어)
관측보다 수학적 계산을
통해 먼저 존재가 알려진
최초의 행성
천왕성과 비슷한 구성성분
역동적이며 관측가능한
기상현상
파편으로 이루어진
희미한 고리
명왕성
 카이퍼대에 있는
왜행성
 산소와 메탄이
고체로 존재
)년 태양계
행성의 지위를 잃음.
그 이유는?
(
명왕성
명왕성
 공전 궤도
내행성
외행성
기타 천체들
 위성
 소천체 무리: 소행성(小行星, asteroid)대, 트로이 소행성군, 카이퍼대,
 왜행성(矮行星, dwarf planet): 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에
리스
 유성체(meteoroid): 행성간 공간을 떠 다니는 물체
 유성(우): 지구 대기권에 들어와 공기와의 마찰로 인하여 빛을 방출하
는 소행성이나 유성체
 운석(meteorite): 대기권을 통과해도
다 타지 못하고 지상에 떨어진 유성체
2013. 2. 15. 러시아 700여명 사상
그림을 클릭 
소행성대
(小行星帶)
 불규칙한 모양과 다양




한 성분의 바위덩어리
화성과 목성 사이
소행성이 많이 있는
도넛모양의 영역
티티우스-보데의 법칙
Ceres (D=약 천 km)
소행성의 질량이 작은
이유를 추정한다면?
ⓒ 동아일보 & donga.com
혜성
 반경 수 km의 더러운 얼음덩어리 (dirty snowballs:
내부에 여러 화학 물질과 먼지가 포함된 얼음 덩어리)
 석질 및 철질 입자들이, 동결된 상태의 탄산가스, 암
모니아, 메탄 및 얼음에 뒤범벅 되어 있는 상태
 고대 문명국에 관측 기록들이 존재
 장주기, 단주기 혜성
 포물선 또는 쌍곡선 궤도
 3 AU 거리에서 승화
 1 AU 거리에서 코마 형성
 그 이하 거리에서는
꼬리(가스꼬리+먼지꼬리)가
태양풍의 척력에 의해
태양의 반대쪽에 형성
 2013년 10월, 보름달만큼이나 밝은 아이손 혜성이 지구
에 관측될 예정
 혜성이 영구히 태양 주위를 공전하기 못하고 소멸
해 버리는 이유는?
달
 지구의 위성
 밝은 부분(고지) :
고지
바다
높은 산과 골짜기,
수많은 구덩이
 어두운 부분(바다) :
낮고 평평한 부분,
구덩이는 드물다
달
 동주기 자전
- 공전과 자전의 소요시간이 일치하는 운동
- 지구에서는 달의 한 면(약 50%)만 관측됨
 방아 찧는 토끼
 칭동 현상
- 달의 공전궤도가 원이 아님 (공전 속도가 다름)
 경도 방향으로 조금 더 보임
- 달의 자전축이 공전궤도면에 수직이 아님
 위도 방향으로 조금 더 보임
 기원
동시발생설, 분리론, 포획설, 대충돌설 등
1998년 3월~4월 (Antonio Cidadao)
행성 비교

그렇다면
이러한 태양계는
어떻게 형성되었을까?
태양계 형성 이론(성운설)
 복사압 입사 또는 중력적 불안정 등으로 인한
성운의 수축  질량의 응축  원시 태양
 성운이 더욱 수축  자전속도 증가로 인해 원심력에
의한 회전 원반 형성
 회전원반 위에서 질량 응축(난류 와동)
 원시 (
)  . . .  원시 위성, 테
 성운설의 한계는?
 태양계 비주얼라이저
- http://janus.astro.umd.edu/SolarSystems/