태양의 대기

 

 

채층

채층은 항성 대기이며 광구 위, 태양 전이 영역과 코로나 아래에 위치합니다. 채층은 Hα 스펙트럼선의 전자기 방출에 의해 특징적인 붉은색을 가집니다. 채층에 관한 정보는 주로 방사된 전자 방사의 분석을 통해 알 수 있습니다. 

 

태양 대기 중에서 채층은 대략 3,000-5,000 킬로미터의 높이이며 최대 두께로는 태양 반경의 1%를 약간 넘습니다. 그것은 광구와의 경계에 균질한 층을 가지고 있습니다. '침상체'라고 불리는 털과 같은 플라즈마 제트는 이 균질한 영역에서 채층을 통해 상승하여 그 위의 코로나까지 최대 10,000 킬로미터에 도달합니다.

 

또한 채층은 태양 이외의 항성에서도 관측되고 있습니다. 큰 항성에서는 채층이 항성 전체에서 상당한 비율을 차지하기도 합니다.

 

 

 

코로나

코로나는 태양의 연장된 대기이며, 채층 위에 있으며 항성 대기의 최외층입니다. 코로나는 플라즈마로 구성되어 있고 수백만 킬로미터를 우주 공간으로 확장하고 있습니다.

 

태양 표면에 가까운 코로나 저층은 약 1015m3 - 1016m3 의 입자 밀도를 가지고 있습니다. 코로나와 태양풍의 평균 기온은 약 100억-200만 켈빈이지만 가장 더운 지역에서는 800만-200만 켈빈입니다. 코로나의 온도를 설명하는 완전한 이론은 아직 존재하지 않습니다. 하지만 적어도 그 열의 일부는 자기 재결합에 의한 것으로 알려져 있습니다. 

 

코로나는 반드시 태양 표면에 균등하게 분포하고 있는 것은 아닙니다. 평온한 시기에는 코로나는 많든 적든 적도 지역에 한정되어 있고 코로나 구멍은 극 지역을 덮고 있습니다. 그러나 태양 활동기에는 코로나가 적도 지역과 극 지역에 고르게 분포해 있는데 흑점 활동이 있는 지역에서 가장 두드러집니다. 

 

 

태양풍

태양풍은 태양의 상층 대기, 코로나에서 방출되는 전하 입자의 흐름입니다. 이 플라즈마는 운동 에너지가 0.5-10 킬로 전자볼트인 전자, 양성자, 알파 입자로 구성되어 있습니다. 태양풍은 태양 위도와 경도, 시간에 따라 밀도, 온도, 속도가 다릅니다. 그 입자는 코로나의 고온으로 인해 발생하는 높은 에너지 때문에 태양 중력에서 벗어날 수 있으며 이는 코로나 자기장의 결과입니다. 코로나와 태양풍을 가르는 경계는 알벤 임계 표면이라고 부릅니다.

 

태양으로부터 몇 배의 태양 반경을 넘는 거리에서 태양풍은 250-750 킬로미터/s의 속도에 달하며 초음속입니다. 태양풍의 흐름은 종단 충격에서 더 이상 초음속이 아닙니다. 태양 생애에 걸쳐 태야의 표면층과 태양풍의 도피와의 상호작용은 태양 표면 회전율을 현저하게 저하시켰습니다. 태양풍은 혜성의 꼬리와 태양 방사선의 원인이라고 생각됩니다. 그리고 태양풍은 행성 간 섬광 효과를 통해 지구상에서 관측된 천체 전파의 변동에 기여합니다.

 

 

태양권

태양권(헬리오스피어)은 자기권, 항성권, 그리고 태양의 가장 바깥쪽 대기층을 말합니다. 이것은 광대하고 거품 같은 공간 형태를 하고 있습니다. 플라즈마 물리학 용어로는 태양이 주위의 성간 매질에 형성한 빈 부분입니다. 태양권의 '거품'은 태양풍으로 알려진 태양에서 발생하는 플라즈마에 의해 지속적으로 팽창됩니다. 태양권 바깥쪽에서는 이 태양 플라즈마가 은하수를 통과하는 성간 플라즈마로 대체됩니다. 행성 간 자기장의 일부로서 태양권은 태양계를 태량의 외계 이온화 방사선으로부터 보호합니다. 단, 미충전 감마선은 영향받지 않습니다.

 

태양계를 수십억 킬로미터에 걸쳐 방해받지 않고 계속 흘러가는 태양풍은 명왕성의 영역을 훨씬 넘어 퍼져 성간 매질의 외압으로 인해 그 운동이 갑자기 느려지는 '종단 충격'을 받게 됩니다. 태양권 덮개(헬리오시스)는 종단 충격과 태양권의 가장 바깥 가장자리인 태양권계면(헬리오포즈) 사이의 넓은 전이 영역입니다. 태양권의 거시적인 모습은 혜성과 비슷하며 한쪽은 거의 구형이고 반대쪽에는 긴 꼬리를 가진 태양권 꼬리(헬리오테일)로 알려져 있습니다.

 

두 대의 보이저 계획 우주선은 종단 충격과 태양권 덮개를 통과하면서 태양권의 외면을 탐사했습니다. 보이저 1호는 2012년 태양권계면을 만났고 우주선은 플라즈마 밀도의 40배 급격한 증가를 측정했습니다. 보이저 2호는 2018년 태양권계면을 통과했습니다. 태양권계면은 태양에서 발생하는 물질과 은하의 다른 부분에서 발생하는 물질과의 경계를 나타내고 있기 때문에 태양권을 출발한 우주선 2개는 성간 공간에 있습니다.

 

태양권의 과학적 연구는 우주 기상과 우주 기후를 포함하는 태양 물리학에서 이루어지고 있습니다.

 

 

자기권

태양은 표면 전체에서 변화하는 항성 자기장을 가지고 있습니다. 태양의 자기장은 태양 자체를 훨씬 넘어 퍼져있습니다. 그리고 태양의 자기장은 시간과 장소에 따라 다릅니다. 전기 전도성 태양풍 플라즈마는 태양의 자기장을 우주로 운반하여 행성 간 자기장이라고 불리는 것을 형성합니다. 이상적인 자기 유체 역학으로 알려진 근사치에서 플라즈마 입자는 오직 자기장 선을 따라서만 이동합니다. 그 결과 밖으로 향으로 흐르는 태양풍이 행성 간 자기장을 외향으로 늘려 거의 방사형 구조가 됩니다. 태양 자기장 적도의 양 쪽의 반구형 극성에 대항하는 태양의 단순한 쌍극 자기장에 대해서, 태양풍 안에 현재의 얇은 전류 시트를 형성합니다.

 

태양의 회전은 원거리에서 쌍극 자기장과 대응하는 전류시트를 파커 나선이라고 불리는 아르키메데스 나선 구조로 비틀어냅니다. 행성 간 자기장은 태양 자기장의 쌍극자 성분보다 훨씬 강합니다.