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
(수소헬륨)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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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/