2024년에 다가오는 '태양 극대기'에 대한 모든 것

1. 태양 극대기란

태양은 약 11년마다 태양 표면에 있는 흑점의 양과 관련된 낮고 높은 태양 활동 기간을 경험합니다. 태양 극대기(Solar maximum, Solar max)는 태양의 11년 주기 중 태양 활동이 가장 왕성한 기간을 의미합니다. 태양 극대기에는 흑점 수가 많아지고 태양의 복사 도량이 0.07% 늘어나게 됩니다. 일부 흑점은 지구 크기 이상까지 도달할 수 있으며, 태양의 강하고 지속해서 변화하는 자기장에 의해 구동됩니다. 태양 극대기 시기에는 태양 적도 부분이 빠르게 자전하며 자기장 간 간섭으로 자기력선이 가장 왜곡되는 시기입니다. 태양 극대기에는 오로라와 같은 태양 플레어 현상이 강하게 일어나기도 합니다. 

태양이 현재 태양 주기의 정점에 가까워질수록, 우리의 별은 점점 더 활동적으로 성장하고 있습니다. 그리고 과학자들에 따르면, 그 정점은 예측된 것보다 더 일찍 발생하고 있을지도 모릅니다. 처음에는 태양 극대기가 2025년 7월에 시작될 것으로 예측되었으나, 지금은 2024년 중후반에 발생할 가능성이 더 높다고 믿고 있습니다. 그리고 이 태양 극대기는 몇 달이 아니라, 몇 년 동안 지속되는 태양 활동입니다.

2. 태양 활동 증가에 따른 영향

태양주기 25( Solar Cycle 25)로 알려진 현재의 태양 주기는 예상보다 더 많은 활동으로 가득 차 있습니다. 과학자들은 이미 이전 주기의 태양 극대기보다 더 많은 태양흑점을 발견했습니다.

증가한 활동은 또한 강력한 태양 플레어와 코로나 질량 방출, 또는 플라즈마라고 불리는 이온화된 가스의 큰 구름과 태양의 외부 대기로부터 분출되는 자기장을 포함합니다. 태양에 의해 발생한 태양 폭풍은 전력망, GPS와 항공, 그리고 지구의 낮은 궤도에 있는 위성들에 영향을 미칠 수 있습니다. 그 결과 전파 정전을 일으키고 심지어 승무원이 탑승한 우주 임무에 위험을 일으킬 수 있습니다. 2022년 1월 29일, 일련의 코로나 질량 방출이 태양으로부터 분출되어 지구의 외부 대기가 가열되고 팽창했을 때 잘 알려진 예가 있었습니다. 이 팽창으로 인해 스페이스X가 발사한 49개의 스타링크 위성 중 38개가 불에 탔습니다.

태양 극대기가 가까워질수록 태양 흑점 덩어리는 점점 더 높은 빈도로 형성되어 활동량이 증가시킬 것입니다. 인류가 기술, GPS, 위성, 항공기 등에 더 많이 의존하게 되면서, 태양 폭풍과 같은 우주 날씨의 영향도 증가하고 있습니다. 그러나 활동량의 증가는 태양 극대기가 가까워질 때만 계속되는 것이며 매우 정상적인 현상입니다. 태양 극대기에 가까워질수록, 더 많은 태양 흑점들이 덩어리로 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 그 덩어리들은 때때로 더 크고 오래 지속될 것이며 이미 전반적으로 예상된 현상들입니다.

또한 태양 활동 증가로 북극광인 오로라 보레알리스, 남방 광인 오로라 오스트랄리스로 알려진 지구의 극 주변에서 춤을 추는 오로라를 더 잘 볼 수 있습니다. 코로나 질량 방출로 인해 활성화된 입자가 지구 자기장에 도달하면 대기 중의 가스와 상호 작용하여 하늘에 다양한 색과 빛을 만들어냅니다. 2023년 2월과 4월 태양이 몰고 온 지자기 폭풍으로 인해 남쪽 멀리 뉴멕시코, 미주리, 노스캐롤라이나, 캘리포니아, 잉글랜드 남동부와 영국 다른 지역 등 좀처럼 보기 힘든 곳에서 오로라를 볼 수 있었습니다. 미래에 더 강렬한 오로라를 보기를 원하는 사람들에게는 알래스카, 캐나다, 아이슬란드, 노르웨이, 스칸디나비아 또는 미시간의 상층 반도를 여행할 가치가 있을지도 모른다고 추측하기도 합니다.

3. 태양 폭풍의 영향

태양 폭풍이 발생할 가능성이 가장 높은 시기는 태양 극대기이지만 주기적으로 언제든지 발생할 수 있습니다. 우주 기상 예측 센터의 프로그램 코디네이터인 빌 머태그(Bill Murtagh)는 우주 기상의 영향을 받는 사람들에게 가능한 한 빨리 예보, 시계, 경고 및 경보를 제공하고 있습니다. 태양 플레어는 지구의 전리층 또는 대기 상층부의 일부를 방해하기 때문에 거의 즉시 통신과 GPS에 영향을 미칠 수 있습니다. 태양에 의해 방출되는 에너지 입자는 또한 우주선의 전자를 방해하고 20분에서 몇 시간 안에 적절한 보호 없이 우주 비행사에게 영향을 미칠 수 있습니다.

코로나 질량 방출 과정에서 태양에서 빠르게 떨어진 물질은 30시간에서 72시간 사이에 지구에 도착할 수 있으며, 이는 위성에 영향을 미치고 대기 상층부에 전류를 만들어 지상을 통과해 전력망에 영향을 미칠 수 있습니다. 미국 지질조사국의 연구에 따르면 애팔래치아산맥의 바로 동쪽, 중서부 북부 및 북서 태평양 지역은 지반이 구성 성분에 따라 전류를 다르게 전도하기 때문에 전력망 붕괴에 더 취약합니다. 이 폭풍은 또한 상업 항공사들의 비행 패턴에도 영향을 미치는데, 이 항공사들은 통신이나 항해 능력의 상실로 지자기 폭풍 동안 지구의 극에서 멀리 떨어지도록 지시받습니다. 그러나 다음 태양 폭풍이 언제 지구에 영향을 미칠지 예측하기는 어렵습니다. 1989년 퀘벡의 전력망을 무너뜨린 폭풍이나 1859년 캐링턴 사건과 같은 극단적인 폭풍은 이전에도 발생한 적이 있습니다. 캐링턴 사건은 지금까지 기록된 것 중 가장 강력한 지자기 폭풍으로 남아 있습니다. 그러한 사건이 오늘 발생한다면 수조 달러 규모의 피해가 발생하고 상당한 기간 일부 전력망이 중단될 수 있습니다.

태양은 우리 태양계를 고정하고 생명체가 살아남기 위해 필요한 열과 빛을 제공하지만, 태양의 자기 활동을 이끄는 태양의 내부에 대해서는 여전히 많은 의문이 남아 있습니다. 태양의 남은 비밀들을 풀고 2024년 4월  8일 개기일식 동안 태양을 연구하는 것은 예측 능력을 더욱 향상할 수 있을 것입니다.