태양의 형태 변한다
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-01-19 11:17:56
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납작해지는 정도는 태양 활동 주기의 속도에 따라 달라져
별과 행성의 모양이 대략 구형일지라도 일반적으로 완전한 구형은 아니다. 중력, 내부 구성 및 회전이 모양에 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어, 자체 회전의 원심력으로 인해 지구는 극에서 극까지 측정한 것보다 적도에서 더 두껍다. 따라서 지구는 약간 타원형이다. 일부 빠르게 회전하는 거성들은 너무 납작해져 구가 아니라 호박과 비슷하다.
태양은 얼마나 평평할까?
태양은 고체 행성과 달리 끊임없이 역동적으로 변화하는 무수한 전류에 의해 형성된 플라즈마 공이다. 이것은 또한 질량 분포, 표면적 및 모양에 영향을 미친다. 또한 태양은 균일하게 회전하지 않는다. 내부는 표면보다 빠르게 회전하고 플라즈마는 극보다 적도에서 더 빠르게 회전합니다. 따라서 구형과의 편차를 정확하게 결정하는 것은 복잡하고 어렵다.
그러나 적어도 평탄화를 위해서는 모델을 기반으로 한 초기 근사값이 있다. 이에 따르면 중력 모멘트 또는 사중극자 모멘트 J2로 알려진 태양의 평탄화 값은 약 2/10,000,000(1천만분의 2)이다. 이것은 극을 가로질러 측정된 태양 직경이 적도에서의 태양 직경보다 약 12km 짧다는 것을 의미한다. 천체물리학자들은 머큐리 프로브 메신저로 측정한 값과 비슷한 값을 계산했다.
긴 스윙
이제 새로운 분석에 따르면 태양이 평평해지는 현상은 일정하게 유지되지 않고 주기적으로 변한다. 연구를 위해 Tromsø에 있는 노르웨이 북극 대학의 Saliha Eren과 Cote d'Azur 대학의 Jean-Pierre Rozelot은 지난 13개의 태양 주기 데이터를 분석해 태양의 중력 모멘트에 대한 공통 모델에 통합했다. 이를 통해 그들은 시간이 지남에 따라 J2의 변화를 연구할 수 있었다.
결과:
평균적으로 천체 물리학자들이 결정한 J2 값은 일반적인 기준값과 일치하지만 자세히 보면 주기적인 변동이 나타난다. 이러한 주기 중 하나는 약 89년 동안 지속되며 대략 8년의 11년 태양 주기에 걸친 태양 활동의 자연적 변화인 Gleissberg 주기를 따른다. "이것은 이 Geissberg 주기 영역에서 J2의 진동에 대한 첫 번째 증거다"고 팀은 말했다.
태양 주기의 명확한 추세
연구원들이 발견한 것처럼 11년 활동 주기 동안 태양 모양의 변화는 더욱 분명하다. 태양 활동이 이 주기의 최소 단계에 있을 때마다 J2로 표시되는 평균 평탄화는 대략 기준값에 해당한다. 흑점의 수가 증가함에 따라 약간 증가한다. 그러나 태양 극대기 주변의 위상은 다르다. J2의 평균값은 기준값보다 낮고 흑점 수가 증가함에 따라 훨씬 더 떨어진다.
"따라서 태양 사중극자 모멘트는 작은 흑점 수에 대해 양의 경향을 갖지만 80에서 250의 높은 흑점 수에 대해서는 음의 경향을 보인다"고 Eren과 Rozelot은 보고했다. 종합하면, 그들의 결과는 태양의 행동과 모양을 형성하는 물리적 동인을 정확히 찾아내는 데 도움이 된다.
(Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4357/aca8a4)
출처: Observatoire de la Côte d'Azur / 코트 다쥐르 천문대
납작해지는 정도는 태양 활동 주기의 속도에 따라 달라져
태양의 모양이 변한다.
평탄화 수준은 태양 활동 주기의 속도에 따라 달라져
주기적 변형: 우리의 태양은 완전한 구형이 아니라 약간 납작하다. 이 기울어진 경사는 주기적으로 변한다. 따라서 태양 주기는 무엇보다도 태양의 모양에 영향을 미친다. 태양 극대기 주변의 위상에서 평탄화는 흑점의 수에 따라 감소하는 반면, 태양 극소기에는 흑점의 수에 따라 증가한다. 89년 동안 지속되는 더 긴 형태 변화 주기도 있다.
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| ▲ 질량 분포 및 회전은 비고체 본체의 표면 모양에 다양한 크기로 영향을 미친다. © Observatoire de la Côte d'Azur |
별과 행성의 모양이 대략 구형일지라도 일반적으로 완전한 구형은 아니다. 중력, 내부 구성 및 회전이 모양에 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어, 자체 회전의 원심력으로 인해 지구는 극에서 극까지 측정한 것보다 적도에서 더 두껍다. 따라서 지구는 약간 타원형이다. 일부 빠르게 회전하는 거성들은 너무 납작해져 구가 아니라 호박과 비슷하다.
태양은 얼마나 평평할까?
태양은 고체 행성과 달리 끊임없이 역동적으로 변화하는 무수한 전류에 의해 형성된 플라즈마 공이다. 이것은 또한 질량 분포, 표면적 및 모양에 영향을 미친다. 또한 태양은 균일하게 회전하지 않는다. 내부는 표면보다 빠르게 회전하고 플라즈마는 극보다 적도에서 더 빠르게 회전합니다. 따라서 구형과의 편차를 정확하게 결정하는 것은 복잡하고 어렵다.
그러나 적어도 평탄화를 위해서는 모델을 기반으로 한 초기 근사값이 있다. 이에 따르면 중력 모멘트 또는 사중극자 모멘트 J2로 알려진 태양의 평탄화 값은 약 2/10,000,000(1천만분의 2)이다. 이것은 극을 가로질러 측정된 태양 직경이 적도에서의 태양 직경보다 약 12km 짧다는 것을 의미한다. 천체물리학자들은 머큐리 프로브 메신저로 측정한 값과 비슷한 값을 계산했다.
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| ▲ 그림 1. 각 태양 주기 12~24의 평균 신기원을 고려한 시간(1872~2010)의 함수로서의 태양 사중극자 모멘트 J2(아래). 왼쪽 위는 최대 태양 활동 TM 주변의 기원, 오른쪽 위는 최소 Tm 주변의 기원다. (출처: 관련논문 Fig 1. Exploring the Temporal Variation of the Solar Quadrupole Moment J2 / The Astrophysical Journal / Published 2023 January 17 · © 2023. The Author(s). Published by the American Astronomical Society.) |
긴 스윙
이제 새로운 분석에 따르면 태양이 평평해지는 현상은 일정하게 유지되지 않고 주기적으로 변한다. 연구를 위해 Tromsø에 있는 노르웨이 북극 대학의 Saliha Eren과 Cote d'Azur 대학의 Jean-Pierre Rozelot은 지난 13개의 태양 주기 데이터를 분석해 태양의 중력 모멘트에 대한 공통 모델에 통합했다. 이를 통해 그들은 시간이 지남에 따라 J2의 변화를 연구할 수 있었다.
결과:
평균적으로 천체 물리학자들이 결정한 J2 값은 일반적인 기준값과 일치하지만 자세히 보면 주기적인 변동이 나타난다. 이러한 주기 중 하나는 약 89년 동안 지속되며 대략 8년의 11년 태양 주기에 걸친 태양 활동의 자연적 변화인 Gleissberg 주기를 따른다. "이것은 이 Geissberg 주기 영역에서 J2의 진동에 대한 첫 번째 증거다"고 팀은 말했다.
태양 주기의 명확한 추세
연구원들이 발견한 것처럼 11년 활동 주기 동안 태양 모양의 변화는 더욱 분명하다. 태양 활동이 이 주기의 최소 단계에 있을 때마다 J2로 표시되는 평균 평탄화는 대략 기준값에 해당한다. 흑점의 수가 증가함에 따라 약간 증가한다. 그러나 태양 극대기 주변의 위상은 다르다. J2의 평균값은 기준값보다 낮고 흑점 수가 증가함에 따라 훨씬 더 떨어진다.
"따라서 태양 사중극자 모멘트는 작은 흑점 수에 대해 양의 경향을 갖지만 80에서 250의 높은 흑점 수에 대해서는 음의 경향을 보인다"고 Eren과 Rozelot은 보고했다. 종합하면, 그들의 결과는 태양의 행동과 모양을 형성하는 물리적 동인을 정확히 찾아내는 데 도움이 된다.
(Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4357/aca8a4)
출처: Observatoire de la Côte d'Azur / 코트 다쥐르 천문대
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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