태양 활동 극대기가 지구에 미치는 영향
① 태양 X선
태양 활동으로 발생하는 대표적인 전자기파이다. 흑점 주변에는 태양 자기장이 강하게 분포해 높은 에너지를 보유하고 있는데, 태양 대기층의 움직임으로 인해 어느 순간 높은 에너지가 일시에 우주 공간으로 방출되면 강력한 태양 X선이 발생한다. 태양 X선은 빛의 속도인 초속 30만 ㎞로 이동해 약 8분만에 지구에 도달한다. 다행스럽게도 지구에 도달한 태양 X선은 지구 대기층에서 전부 흡수되기 때문에 우리에게 직접적인 영향을 미치지는 않지만, 지표면에서 고도 1,000 ㎞ 형성된 전리권에는 영향을 미칠 수 있다. 대표적으로 군사 목적이나 항공, 해운 또는 긴급 상황 시 사용하는 단파통신은 전리권의 반사작용을 이용해 송수신을 하는데, 평소보다 많은 태양 X선이 전리권에 도달하며 송출한 단파 신호를 흡수하거나 투과시켜 통신에 장애를 일으킬 수 있다. 또한, 이러한 상황에서는 GPS 위성에서 송출된 신호가 전리권 통과 시에 지연되거나 지상에서 수신 시에 위치 결정 오차를 증가시킬 수 있다.
② 태양 고에너지 입자(Solar Energetic Particles) - 고에너지 양성자
태양 물질 중에는 평소보다 에너지가 훨씬 높은 양성자가 포함될 수 있다. 이것은 흑점 주변의 태양 자기장 에너지 방출이나 태양 물질이 우주 공간에서 고속으로 이동할 때 만들어지는데, 통상 태양 고에너지 입자(Solar Energetic Particles)라고 표현한다. 특히 고에너지 양성자는 발생 시 지구까지 수 시간이면 도달할 수 있고, 전자보다 회전반경이 높아 지구 자기권 내부로 쉽게 침투해 지구 주변의 위성에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이 경우 위성의 고성능 전자회로를 망가뜨려 위성 기능이 상실되기도 하며, 지구 자기장을 따라 극지방으로 이동해 이 지역의 전리권을 교란시켜 단파통신이 두절되기도 한다. 특히 북극항로를 이용하는 항공기 승객과 승무원의 우주 방사선 피폭 원인을 제공하기도 한다.
③ 태양 물질
플라즈마 상태를 유지하고 있는 태양 물질이 우주 공간으로 방출될 때는 태양 자기장을 따라 이동하게 되는데, 이것을 태양풍(Solar Wind)이라고 한다. 태양풍의 속도는 보통 초속 500 ㎞ 이하로, 지구까지 3~4일이면 도달하지만 태양 활동 극대기에는 초속 1,000 ㎞ 이상 관측될 수 있고, 태양풍 내부에 태양 자기장을 포함하고 있으므로 지구 자기장에 영향을 미칠 수 있다. 강력한 태양풍은 쌍극자 형태의 지구 자기장의 모양을 변화시켜 태양을 바라보는 방향에서는 지구 자기장이 압축되고, 반대편은 길게 늘어진 지구 자기장의 변형을 발생시킨다. 강한 맞바람을 맞는 머리카락의 형태를 상상하면 비슷한데, 이로 인한 지구 자기장의 변화를 ‘지구 자기장 교란’ 또는 ‘지자기교란(Geomagnetic Storm)’이라고 한다.
지자기교란은 방송, 통신, 위성, 항공, 항법, 전력 등 다양한 영역에 영향을 줄 수 있다. 지자기교란으로 인한 대표적인 피해 사례로는 1989년 캐나다 퀘벡주의 대규모 정전과 2022년 스페이스X(SpaceX)의 스타링크(Starlink) 위성 38기가 지자기교란으로, 발사 이후 정상 궤도에 도달하지 못하고 소실된 경우다.
출처 : https://online.kofst.or.kr/science/299481?category=COM048_3ctqe3r
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