- 태양 표면에서는 어떤 활동이 일어나고 있는가
태양 표면을 살펴보면 검게 보이는 부분이 있습니다. 이를 '흑점'이라고 합니다. 흑점이 검게 보이는 것은 주위보다 온도가 낮기 때문입니다. 흑점은 망원경으로 겨우 보이는 작은 것으로부터 지구 크기의 10배나 되는 것까지 있습니다. 그런데 오랫동안 흑점을 살펴보면 흑점의 수가 늘어나기도 하고 줄어들기도 하는 것을 알 수 있습니다. 대체적으로 11년을 주기로 그 수가 많아졌다 적어집니다.
흑점의 수가 많아지면 태양 표면에서는 커다란 폭발이 일어나기도 합니다. 이를 '플레어'라고 합니다. 플레어가 일어나면 주변이 갑자기 밝아집니다. 이때 전기를 띤 대전 입자들이 태양에서 뿜어져 나오는데, 이 입자들은 지구까지 날아와 대기에 부딪칩니다. 이 때문에 지구에서는 무선 통신과 위성 통신이 끊기는 일이 벌어지지요.
- 태양은 어떻게 구성되어 있는가
태양은 엄청난 빛과 열을 내뿜고 있습니다. 그래서 옛날 사람들은 태양이 커다란 석탄 덩어리로 이루어져 있기 때문에 계속해서 불타며 빛과 열을 뿜어내는 것이라고 생각하기도 했습니다. 또 어떤 사람들은 태양에서 수많은 화산들이 끊임없이 폭발하면서 빛과 열을 내뿜고 있다고 생각하기도 했습니다. 그러나 실제로 태양에는 지구의 땅과 같은 단단한 표면이 없습니다. 태양은 아주 높은 온도의 거대한 가스 덩어리이기 때문입니다. 태양에서 우리가 눈으로 볼 수 있는 것은 태양 표면과 그 표면을 둘러싸고 있는 대기뿐입니다. 그리고 태양의 표면에 나타나는 여러 가지 현상들을 가지고 태양의 내부 구조에 대해 추측할 수 있지요.
지구에서 약 1억 4,900만 km 떨어져 있는 태양은 표면의 온도가 6,000ºC이고 중심의 온도는 1,500만 ºC나 됩니다. 반지름은 약 70만 km로, 지구 반지름의 109배이며, 지구에서 달까지의 거리의 2배에 해당되는 길이입니다. 부피로 비교하면 지구 부피의 130만 배나 됩니다. 태양은 덩치가 큰 만큼 질량도 커서 태양계 전체 질량의 99%를 차지하고 있습니다. 이 때문에 태양계 안에 있는 모든 천체들의 운동이 태양을 중심으로 일어납니다.
태양 표면을 보면 쟁반 위에 쌀알을 뿌려 놓은 것과 같은 무늬가 보입니다. 태양의 표면을 '광구'라고 하는데, 이와 같은 쌀알 모양의 무늬는 태양 표면 아래에 있는 가스 덩어리가 위아래로 움직이기 때문에 나타납니다. 태양 내부에서 뜨거운 가스 덩어리가 올라오는 부분은 밝게 보입니다. 이 가스 덩어리는 자신이 가지고 있던 에너지를 내보낸 다음 다시 밑으로 가라앉습니다. 이때 표면의 온도가 낮아지기 때문에 우리 눈에는 검게 보입니다. 이와 같이 태양 내부의 뜨거운 가스 덩어리가 올라오고 내려가면서 밝고 어두운 무늬를 만들기 때문에, 태양 표면에 쌀알 모양의 무늬가 있는 것처럼 보이는 것입니다.
태양의 대기는 보통 때에는 광구의 밝기 때문에 보이지 않습니다. 하지만 달이 태양을 완전히 가리는 개기 일식이 일어나면 태양의 대기층을 볼 수 있습니다. 이때 붉은빛으로 옅게 나타나는 것이 채층입니다. 또 태양 둘레를 왕관처럼 둘러싸고 있는 모습도 볼 수 있는데, 이것을 '코로나'라고 합니다. 진주 빛으로 보이는 코로나는 태양 지름의 2배~3배까지 뻗어 나갑니다.
태양 에너지는 태양의 중심에 있는 핵에서 만들어집니다. 이곳의 온도는 약 1,500만 ºC, 압력은 약 2,500억 기압이나 됩니다. 태양 중심에서 만들어진 에너지는 오랜 시간에 걸쳐 복사층과 대류층을 통해 태양 표면으로 전달됩니다. 그리고 광구에 전달된 에너지는 빛으로 내뿜어져 지구까지 오게 됩니다. 태양 빛이 지구까지 오는 데 걸리는 시간은 약 8분입니다.
- 일식은 어떻게 일어나는가
태양은 달보다 400배나 큽니다. 그런데 지구에서 태양까지의 거리는 달까지의 거리보다 약 400배나 멉니다. 그래서 지구에서 보면 태양의 크기와 달의 크기가 비슷하게 보입니다. 일식이 일어날 때 태양이 달에 의해 가려지는 것처럼 보이는 것도 지구에서 태양과 달의 크기가 비슷해 보이기 때문입니다. 일식은 태양과 달, 지구가 일직선 상에 있을 때 생기는데, 태양의 위치에 따라 태양이 완전히 가려지는 개기 일식, 일부분만 가려지는 부분 일식이 있습니다. 또 지구와 달 사이의 거리가 조금 더 떨어져 달이 만든 그림자가 지구에 닿지 못하면 태양의 가운데 부분만 가려지는 '금환식'이 나타납니다.
개기 일식은 태양의 서쪽부터 가려지기 시작해서 서서히 동쪽으로 진행됩니다. 개기 일식이 일어나는 순간에는 검게 가려진 태양 주위로 빛이 나는데, 이것이 태양의 바깥 대기인 코로나입니다. 그 뒤 달이 움직이면서 태양이 나타나게 됩니다. 개기 일식이 지속되는 시간은 약 8분 정도밖에 되지 않습니다. 부분 일식은 비교적 넓은 지역에서 볼 수 있지만, 개기 일식은 일부 지역에서만 볼 수 있습니다. 일식을 볼 때에는 태양을 직접 보면 매우 위험합니다. 태양에서 나오는 복사선이 눈에 해롭기 때문입니다.
- 태양 에너지는 어떻게 사용되는가
전기가 없거나 석탄, 석유가 없는 세상을 상상해 봅시다. 거리에서는 자동차가 움직이지 못하고 집에서는 전기 기구를 사용할 수 없게 됩니다. 집 안을 따뜻하게 할 수도 없습니다. 또한 밤이 되면 전깃불을 켤 수 없어 암흑의 세상이 되겠지요. 전기와 석탄, 석유와 같이 오늘날 인류가 사용하는 에너지원은 모두 태양 때문에 만들어진 것입니다. 따라서 태양이 없으면 전기를 만들 수도 없고, 석탄이나 석유를 얻을 수도 없었을 것입니다.
전기와 석탄, 석유는 어떻게 만들어지는 것일까요? 육지와 바다에 있는 물이 태양열을 받으면 수증기로 바뀌어 하늘로 올라가 구름을 만듭니다. 그리고 구름에서 내린 빗물이 강으로 흘러가면 수력 발전소에서 이를 이용해 전기를 만듭니다. 석유와 석탄은 아주 오래전에 살았던 생물이 땅에 묻혀 만들어진 것인데, 그 생물들은 태양 빛을 이용해 영양분을 만들었습니다. 따라서 석탄과 석유는 태양 에너지를 저장한 채 땅속에 묻혀 있는 것입니다. 그래서 이들은 흔히 '화석 연료'라고 부르지요. 화력 발전소에서는 석탄과 석유를 태워 전기를 만듭니다.
지구에 사는 여러 동물과 식물들도 태양 에너지와 빛을 이용해 살아갑니다. 식물은 태양 빛을 이용해서 광합성을 하고, 이를 통해 영양분을 만듭니다. 우리가 먹는 곡식은 식물이 광합성 작용을 통해 태양 에너지를 저장한 것입니다. 그리고 동물은 식물이 태양을 이용해 만들어 낸 영양분을 먹고 살아갑니다.
