태양의 작동 원리

마지막으로 위를 올려다보고 태양이라는 신비하고 생명을 주는 힘에 감탄한 것이 언제였습니까?

태양을 바라보면 눈이 멀게 된다는 사실을 믿는다면(실제로는 사실입니다), 태양을 바라보는 일을 많이 하고 있지는 않을 것입니다. 그러나 그것은 정말 놀라운 일입니다. 태양은 매일 지구를 따뜻하게 하고 우리가 볼 수 있는 빛을 제공하며 지구 생명체에 필요한 빛을 제공합니다 . 그것은 또한 세포 사멸을 일으키고 우리를 실명하게 할 수 있습니다. 구 안에 130만 개의 지구가 들어갈 수 있습니다[출처: SpaceDaily ]. 그것은 시와 같은 일몰과 1초에 1조 메가톤 폭탄에 해당하는 에너지를 생산합니다[출처: Boston Globe ].

이 모든 것은, 우리의 태양은 그냥 평범한 구식 평균 등급 보편적 인 기준으로. 지구를 특별하게 만드는 것은 바로 근접성입니다. 태양이 그렇게 가까이 있지 않았다면 우리는 여기에 없었을 것입니다.

그렇다면 태양은 얼마나 가까울까? 그리고 130만 개의 지구를 수용하려면 얼마나 많은 공간이 필요합니까? 그리고 우리가 그것에 있는 동안:

이 기사에서 우리는 가장 가까운 별의 매혹적인 세계를 조사할 것입니다. 우리는 태양의 부분을 살펴보고 그것이 어떻게 빛과 열을 만드는지 알아내고 주요 특징을 탐구할 것입니다.

태양은 45억 년 이상 동안 "타오른다". 그것은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어진 거대한 가스 집합체입니다. 그것은 너무 무겁기 때문에 엄청난 중력과 모든 수소와 헬륨을 함께 유지하기에 충분한 중력을 가지고 있습니다.

우리는 태양이 타오른다고 말하지만, 그것은 장작불처럼 타지 않습니다. 대신 태양은 거대한 원자로입니다.

내용물

1. 태양의 부분들
2. 태양의 내부: 코어
3. 태양의 내부: 복사 및 대류 영역
4. 태양의 대기
5. 태양의 특징: 흑점, 태양 융기 및 태양 플레어
6. 태양의 운명

태양은 우리가 밤에 보는 다른 별과 마찬가지로 별입니다. 차이점은 거리입니다. 우리가 보는 다른 별들은 광년 떨어져 있지만 태양은 약 8광분 거리에 있습니다. 수천 배 더 가깝습니다.

공식적으로 태양은 온도와 방출하는 빛 의 파장 또는 스펙트럼 에 따라 G2형 별 으로 분류됩니다 . 많은 G2가 존재하며 지구의 태양은 우리 은하 의 중심을 도는 수십억 개의 별 중 하나일 뿐이며 동일한 물질과 구성 요소로 구성되어 있습니다.

태양은 기체로 구성되어 있습니다. 단단한 표면이 없습니다. 그러나 여전히 정의된 구조가 있습니다. 태양의 세 가지 주요 구조 영역은 그림 1 의 위쪽 절반에 나와 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

태양의 표면 위에는 대기가 있으며 이는 그림 1 의 아래쪽 절반에 표시된 세 부분으로 구성됩니다 .

태양의 모든 주요 특징은 에너지를 생성하는 핵 반응, 가스의 움직임으로 인한 자기장 및 엄청난 중력으로 설명할 수 있습니다.

그것은 핵심에서 시작됩니다.

코어는 중심에서 시작하여 태양 반경의 25%를 포함하도록 바깥쪽으로 확장됩니다. 그 온도는 1,500만 켈빈 이상입니다[출처: 몬태나 ]. 중심에서 중력은 모든 질량을 안쪽으로 당기고 강한 압력을 생성합니다. 압력은 수소 원자가 핵융합 반응에서 함께 모이도록 할 만큼 충분히 높습니다. 우리가 여기 지구 에서 모방하려고 하는 것입니다 . 두 개의 수소 원자가 결합되어 여러 단계를 거쳐 헬륨-4와 에너지가 생성됩니다.

이러한 반응은 태양 에너지의 85%를 차지합니다. 나머지 15%는 다음 반응에서 비롯됩니다.

헬륨-4 원자는 이 과정을 시작한 두 개의 수소 원자보다 질량이 작기 때문에 질량의 차이는 아인슈타인의 상대성 이론(E=mc²)에 설명된 대로 에너지로 변환됩니다. 에너지는 자외선, X선 , 가시광선, 적외선, 마이크로파 및 전파와 같은 다양한 형태의 빛으로 방출됩니다 .

태양은 또한 태양풍 을 구성하는 에너지 입자(중성미자, 양성자)를 방출 합니다. 이 에너지는 지구를 습격하여 지구를 따뜻하게 하고 날씨를 구동 하며 생명에 필요한 에너지를 제공합니다. 지구의 대기가 우리를 보호하기 때문에 우리는 대부분의 복사나 태양풍에 의해 해를 입지 않습니다.

코어를 덮은 후에는 태양의 구조에서 바깥쪽으로 확장할 차례입니다. 다음은 복사대와 대류대입니다.

복사 영역은 태양의 반경의 45 %를 차지, 핵심에서 바깥쪽으로 확장합니다. 이 영역에서 코어의 에너지는 광자 또는 광 단위에 의해 바깥쪽으로 전달 됩니다. 하나의 광자가 만들어지면 가스 분자에 흡수되기 전에 약 1마이크론(100만분의 1미터)을 이동합니다. 흡수되면 가스 분자가 가열되어 동일한 파장의 다른 광자를 다시 방출합니다. 다시 방출된 광자는 또 다른 가스 분자에 흡수되기 전에 또 다른 미크론을 이동하고 주기가 반복됩니다. 광자와 가스 분자 사이의 각 상호 작용에는 시간이 걸립니다. 약 10 ²⁵흡수 및 재방출은 광자가 표면에 도달하기 전에 이 영역에서 발생하므로 코어에서 생성된 광자와 표면에 도달하는 광자 사이에는 상당한 시간 지연이 있습니다.

대류 영역 태양 반경의 최종 30 %이며, 표면에 외부 에너지를 운반 대류에 의해 지배된다. 이 대류 흐름은 차가운 가스의 하강 운동 옆에 뜨거운 가스의 상승 운동이며, 끓는 물 냄비에 반짝이는 것처럼 보입니다 . 대류 전류는 코어와 복사 구역에서 발생하는 복사 전달보다 더 빠르게 광자를 표면 바깥쪽으로 운반합니다. 복사 영역과 대류 영역에서 광자와 가스 분자 사이에 발생하는 많은 상호 작용으로 인해 광자가 표면에 도달하는 데 약 100,000~200,000년이 걸립니다.

태양의 사실

• 지구로부터의 평균 거리 : 9,300만 마일(1억 5,000만 킬로미터)
• 반경 : 418,000마일(696,000km)
• 질량 : 1.99 × 10 ⁽³⁰⁾ 킬로그램의 (33 지구 질량)
• 구성(질량 기준) : 수소 74%, 헬륨 25%, 기타 원소 1%
• 평균기온 : 5,800도(표면), 1,550만도(핵심)
• 평균 밀도 : cm 당 1.41 그램 ³
• 부피 : 1.4 x 10 ²⁷ 입방미터
• 순환기간 : 25일(중앙) ~ 35일(극)
• 은하수 중심으로부터의 거리 : 25,000광년
• 궤도 속도/주기 : 초당 138마일/2억년

드디어 수면 위로 올라왔습니다. 다음으로 분위기를 추적해 보겠습니다. 마찬가지로 지구 , 태양이 분위기를 자랑합니다. 그러나 태양은 광구, 채층 및 코로나로 구성 됩니다.

광구는 태양 대기의 가장 낮은 지역이며, 우리가 볼 수있는 지역이다. "태양의 표면"은 일반적으로 적어도 평신도 용어로 광구를 나타냅니다. 180-240마일(300-400km 너비)이며 평균 온도는 5,800도 켈빈입니다. 끓는 물 냄비의 표면처럼 알갱이가 있거나 거품처럼 보입니다 . 범프는 아래에 있는 대류 전류 셀의 윗면입니다. 각 과립은 600마일(1,000km) 너비가 될 수 있습니다. 우리가 광구를 통과할 때 온도가 떨어지고 가스는 더 차갑기 때문에 많은 빛 에너지를 방출하지 않습니다. 이것은 인간의 눈에 덜 불투명하게 만듭니다 . 따라서 광구의 바깥쪽 가장자리가 어둡게 보입니다.태양 표면의 선명하고 선명한 가장자리를 설명하는 사지 어두워짐 .

채층은 약 1200 마일 (2,000km)에 광구 이상으로 확장합니다. 채층 전체의 온도는 4,500도 켈빈에서 약 10,000도까지 상승합니다. 채층은 밑에 있는 광구 내에서 대류에 의해 가열되는 것으로 생각됩니다. 가스가 광구에서 휘젓면서 주변 가스를 가열하는 충격파를 생성하고 스피 큘(spicules) 이라고 하는 수백만 개의 작은 뜨거운 가스 스파이크로 채층을 관통합니다 . 각 스피큘은 광구 위로 약 5,000km까지 상승하며 몇 분 동안만 지속됩니다. 스피큘은 또한 태양 내부의 가스 움직임에 의해 만들어진 태양의 자기장 선을 따라 따라갈 수 있습니다.

코로나는 태양의 마지막 층이고 다른 분야에서 바깥쪽으로 몇 백만 마일이나 킬로미터를 확장합니다. 그것은 일식과 태양의 X선 이미지 에서 가장 잘 볼 수 있습니다 . 코로나의 평균 온도는 200만 켈빈입니다. 코로나가 왜 그렇게 뜨거운지 아무도 모르지만 태양의 자기에 의한 것으로 생각됩니다. 코로나에는 코로나 구멍 이라고 하는 밝은 영역(뜨거운)과 어두운 영역이 있습니다 . 코로나 구멍은 상대적으로 시원하고 태양풍의 입자가 빠져나가는 영역으로 생각됩니다.

망원경 이미지를 통해 우리는 여기 지구에 영향을 미칠 수 있는 태양의 몇 가지 흥미로운 특징을 볼 수 있습니다. 흑점, 태양 돌출부 및 태양 플레어의 세 가지를 살펴보겠습니다.

물론, 구체에는 흥미로운 기능과 활동이 있습니다. 여기에서 살펴보겠습니다.

흑점 이라고 하는 어둡고 시원한 영역 이 광구에 나타납니다. 흑점은 항상 쌍으로 나타나며 표면을 뚫고 나오는 강한 자기장 ( 지구 자기장 의 약 5,000배 )입니다. 필드 라인은 하나의 흑점을 통해 떠나 다른 흑점을 통해 다시 들어갑니다. 자기장은 태양 내부의 가스 움직임에 의해 발생합니다.

흑점 활동은 최대 활동 기간과 최소 활동 기간이 있는 태양 주기라고 하는 11년 주기의 일부로 발생합니다.

이 11년 주기의 원인은 알려져 있지 않지만 두 가지 가설이 제안되었습니다.

때때로 채층의 가스 구름이 상승하여 흑점 쌍의 자기선을 따라 방향을 잡습니다. 이러한 가스 아치를 태양 돌출부 라고 합니다.

돌출부는 2~3개월 동안 지속되며 태양 표면 위로 30,000마일(50,000km) 이상까지 확장될 수 있습니다. 이 높이에 도달하면 몇 분에서 몇 시간 동안 분출할 수 있으며 대량의 물질을 코로나를 통과하여 초속 600마일(초당 1,000km)의 속도로 우주로 보낼 수 있습니다. 이러한 분출을 코로나 질량 방출 이라고 합니다.

때때로 복잡한 흑점군에서는 태양으로부터 갑작스럽고 격렬한 폭발이 발생합니다. 이것을 태양 플레어 라고 합니다.

태양 플레어는 태양 자기장이 집중된 지역의 급격한 자기장 변화로 인해 발생하는 것으로 생각됩니다. 그들은 가스, 전자, 가시광선, 자외선 및 X선의 방출을 동반합니다. 이 복사와 이 입자가 지구의 자기장에 도달하면 극에서 상호 작용하여 오로라 (보레알리스와 오스트 랄 리스) 를 생성합니다 . 태양 플레어는 또한 통신, 위성, 내비게이션 시스템, 심지어 전력망까지 방해할 수 있습니다. 방사선과 입자는 대기를 이온화하고 위성 사이의 전파 이동을 방지합니다.그리고 지면 또는 지면과 지면 사이. 대기 중의 이온화된 입자는 전력선에 전류를 유도하여 전력 서지를 유발할 수 있습니다. 이러한 전력 서지는 전력망에 과부하를 일으켜 정전을 일으킬 수 있습니다. 극도로 강력한 태양 플레어가 지구상의 모든 전자 장치를 파괴할 수 있습니까? 를 읽으면 태양 플레어에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다 .

이 모든 활동에는 공급이 제한된 에너지가 필요합니다. 결국, 태양은 연료를 고갈시킬 것입니다.

태양은 약 45억 년 동안 빛나고 있습니다[출처: 버클리 ]. 태양의 크기는 핵융합으로 인한 에너지 방출로 인한 외부 압력과 중력 의 내부 인력 사이의 균형 입니다. 45억 년 동안 태양의 반경은 약 6% 더 커 졌습니다 [출처: 버클리 ]. 그것은 약 100억 년 동안 "타는" 충분한 수소 연료를 가지고 있으며, 이는 50억 년이 조금 더 남았다는 것을 의미하며 이 기간 동안 동일한 속도로 계속 팽창할 것입니다[출처: 버클리 ].

코어에 수소 연료가 떨어지면 중력에 의해 수축됩니다. 그러나 일부 수소 융합은 상층에서 발생할 것입니다. 코어가 수축함에 따라 가열되어 상층이 가열되어 팽창합니다. 외층이 팽창함에 따라 태양의 반지름은 증가하여 적색 거성 , 나이 든 별 이 될 것입니다 .

적색거성 태양의 반지름은 현재의 100배가 되어 지구 궤도 바로 너머 에 있게 되므로 지구는 적색거성 태양의 핵 속으로 들어가 기화될 것이다[출처: NASA ]. 이 후 어느 시점에서 코어는 헬륨이 탄소로 융합될 만큼 충분히 뜨거워집니다.

헬륨 연료가 소진되면 코어가 팽창하여 냉각됩니다. 상위 레이어는 재료를 확장하고 배출합니다.

마지막으로 핵은 백색 왜성 으로 냉각됩니다 .

결국 거의 보이지 않는 흑색 왜성 으로 냉각됩니다 . 이 전체 과정은 수십억 년이 걸릴 것입니다.

따라서 다음 수십억 년 동안 인류는 안전합니다. 적어도 태양의 존재 측면에서는 말입니다. 다른 실패는 누구나 짐작할 수 있습니다.

태양 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 참조하십시오.

태양의 나이는?

태양은 얼마나 뜨겁습니까?

태양은 몇 년에 죽을 것인가?

태양의 간단한 정의는 무엇입니까?

태양에 생명이 존재할 수 있습니까?

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