[논문]Maunder 극소기와 태양의 활동

이은희

doi:10.5140/jass.2006.23.2.135

Maunder 극소기와 태양의 활동
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韓國宇宙科學會誌 = Journal of astronomy & space sciences, v.23 no.2, 2006년, pp.135 - 142

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흑점수와 오로라의 관측 자료를 과거로 연장해 보면 dynamo 이론과 태양의 활동 그리고 기후간에 상당한 관계가 있음을 알 수 있다. 특히 흑점이 거의 나타나지 않았던 Maunder 극소기가 이상 혹한기였던 유럽의 소빙하기와 일치하고, 흑점의 출현과 오로라 발생 사이에 밀접한 관계가 있다는 사실이 알려졌다. 이에 따라 Maunder 극소기 시기의 흑점과 오로라의 관측 자료들을 간접적 solar proxy 자료들과 함께 조사하고, 이 시기에 나타난 태양 활동의 모습과 특징을 기후변화의 관계와 함께 알아보았다.

Abstract ▼ AI-Helper

The extension of sunspot number series and auroral observations backward in time is of considerable interest for dynamo theory, solar activity and climate research. It was known that the Maunder minimum corresponded to a unusual cold so called little ice age in Europe and the appearance of sunspot had a close relation to the occurrence of aurora. Therefore we have examined ancient records of sunspots and aurorae with indirect solar proxies during this period and have studied for the features and peculiarities of solar activity with the relation of the climate variation.

주제어

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문제 정의

이 논문은 태 양활동의 장기 적 지표로 사용되는 14C 동위 원소나 10Be 동위원소 등으로 분석된 태양 활동의 변화를, 역사적 기록에서 조사한 흑점과 오로라 등 실제의 관측 자료와 함께 비교 분석하는 방법을 사용하여' 장주기적 변화(long-term variation)의 관점에서 Maunder 극소기의 모습과 특징을 알아보고, Maunder 극소기와 같은 최대 극소기와 기후의 변화 관계를 알아보았다.

제안 방법

Maunder 극소기 동안 나타난 태양 활동의 특징과 기후 변화와의 관계를 흑점과 오로라 그리고 14C 동위원소와 10Be 동위원소의 측정과 비교하여 보았다. 흑점과 오로라의 활동으로 드러난 Maunder 극소기의 특징은 이 기간 동안 흑점이 거의 나타나지 않았으며, 오로라 활동 역시 다른 시기와는 비교할 수 없을 정도로 줄어든 것이 나타났다.

성능/효과

이 지역 기후변화(Climate Oscillation)2] 진폭과 주기는 시간에 따라 상당한 변화가 있었음이 드러났는데 최근과 비교하여 특별히 강한 기후 변화가 Maunder 극소기에 일어난 것이 발견되었다. Maunder 극소기 동안 기후 변화의 주기는 15년 주기의 출현과 함께 22-23년 주기에서 24-29년 주기로 증가한 것이 나타났으며 극소기 이후 이러한 변화는 다시 줄어든 것으로 확인되었다. 이와 같이 Maunder 극소기 동안 태양활동의 주기가 늘어난 것에 대해서는, 나무 테에 축적된 양의 측정으로부터 얻은 Miyahara et al.
시(2000)은 흑점이 이 두 집단에서 모이는 것과 드문드문 일어나는 흑점의 분석 개발 방법을 이용하여 Maunder 극소기를 통해서 흑점 활동의 22년 주기가 지배적 임을 알아냈다. Maunder 극소기 동안, 22년 주기가 지배적이고 약한 11년 주기가 부지배적이라는 결론은 간접적 solar proxy 자료들을 통해서도 일치하는 결과로, 이에 대해서는 나무 테에 축적되어 있는 14C 동위 원소 양의 변화(Miyahara et al. 2004) 와같은 시기의 오로라 현상에서도 22년 주기가 지배적임이 드러났다.
그리고 Maunder 극소기가 끝나는 무렵부터 흑점의 11년 주기가 보이기 시작해서 1700년 후에는 지배적으로 나타남에 따라 11년 주기의 회복이 극소기 이후 태양 활동이 정상으로 돌아가는 신호로 해석되었다. 또한 Maunder 극소기 전후에 나타난 조선의 오로라 기록으로부터 극소기가 시작되기 바로 전까지 아주 활발한 오로라활동이 있었으며, Maunder 극소기는 이렇게 태양활동이 활발한 상태에서 예고 없이 시작되 었다는 것을 알 수 있었는데, 이는 앞으로 일어날 최대극소기도 태양 활동이 아주 활발한 상태에서 갑자기 일어날 가능성을 시사하는 것으로 보인다.
즉 Maunder 극소기와 같이 태양 활동이 거의 일어나지 않는 기간에는 11년 주기의 길이는 길어지고 주기의 진폭은 짧아지는 관계가 있는 것으로 나타났다. 또한 나무 테 사이의 넓이 변화와 14C 방사성 탄소의 기록으로 Maunder 극소기 동안 태양의 활동이 급격하게 줄어든 사실이 증명됨으로서 태양의 활동과 기후 변화 사이에 밀접한 관계가 드러 났다.
따라서 흑점 수와 "C의 양은 서로 역 상관관계에 있다. 이와 같은 이유로 Maunder 극소기 동안 태양의 활동이 갑자기 약해짐에 따라 태양풍의 지구에 대한 영향력이 줄어들었고 그 여파로 지구대기에 유입되는 galactic cosmic rays의 양이 급격히 증가하면서 지상에서 발견되는 14C 동위원소나 10Be 동위원소의 양이 증가하였다. 이러한 변화는 표 1에서 흑점이 거의 나타나지 않는 기간 동안 의 값이 크게 증가한 사실과 △14C 양의 변화를 나타내는 그림 3에서도 알 수 있다.
특히 나무 테의 wavelet 분석과 14C 양에 의한 측정은 Maunder 극소기 동안 태양의 활동이 11년보다 긴 13-15년의 주기와 22년보다 긴 24-29년의 주기 변화를 보임에 따라 주기의 길이와 태양활동의 강도 사이에 역비례 관계가 있음이 알려졌다. 즉 Maunder 극소기와 같이 태양 활동이 거의 일어나지 않는 기간에는 11년 주기의 길이는 길어지고 주기의 진폭은 짧아지는 관계가 있는 것으로 나타났다. 또한 나무 테 사이의 넓이 변화와 14C 방사성 탄소의 기록으로 Maunder 극소기 동안 태양의 활동이 급격하게 줄어든 사실이 증명됨으로서 태양의 활동과 기후 변화 사이에 밀접한 관계가 드러 났다.
있었음을 보였다. 특히 나무 테의 wavelet 분석과 14C 양에 의한 측정은 Maunder 극소기 동안 태양의 활동이 11년보다 긴 13-15년의 주기와 22년보다 긴 24-29년의 주기 변화를 보임에 따라 주기의 길이와 태양활동의 강도 사이에 역비례 관계가 있음이 알려졌다. 즉 Maunder 극소기와 같이 태양 활동이 거의 일어나지 않는 기간에는 11년 주기의 길이는 길어지고 주기의 진폭은 짧아지는 관계가 있는 것으로 나타났다.
14C 동위원소와 10Be 동위원소의 측정과 비교하여 보았다. 흑점과 오로라의 활동으로 드러난 Maunder 극소기의 특징은 이 기간 동안 흑점이 거의 나타나지 않았으며, 오로라 활동 역시 다른 시기와는 비교할 수 없을 정도로 줄어든 것이 나타났다. 그러나 이 기간 동안 오로라가 흑점보다 훨씬 더 빈번하게 관측되 었으며, 흑점 이 나타나지 않는 시기에도 오로라가 관측된 점등은 Letfus(2000)의지적과 일치하는 결과이다.

참고문헌 (14)

Beer, J., Tobias, S., & Weiss, N. 1998, Solar Physics, 181, 237
Eddy, J. A. 1976, Science, 192, 1189

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Eddy, J. A. 1983, Solar Physics, 89, 195

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Foukal, P. V. 2004, Solar Astrophysics (Darmstadt: WIlLEY-VCH Verlag GmbH & KGaA), pp.365-367
Kovaltsov, G. A., Usoskin, I. G., & Mursula, K. 2004, Solar Physics, 224, 95

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Lee, E. H., Ahn, Y. S., Yang, H. J., & Chen, K. Y. 2004, Solar physics, 224, 373

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Letfus, V. 2000, Solar Physics, 194, 175
Miyahara, H., Masuda, K., Muraki, Y., Furuzawa, H., Menjo, H., & Nakamura, T. 2004, Solar Physics, 224, 31
Raspopov, O. M., Dergachev, V. A., & Kolstrom, T. 2004, Solar Physics, 224, 455

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Ribes, J. C. & Nesme-Ribes, E. 1993, Astron. Astrophys., 276, 549

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Stuiver, M., Reimer, P. J., & Braziunas, T. F. 1998, Radio Carbon, 40, 1127

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Usoskin, I. G. & Mursula, K. 2003, Solar Physics, 218, 319

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Usoskin, I. G., Mursula, K., & Kovaltsov, G. A. 2000, Astron. Astrophys., 354, L33
Vitinsky, Y. I., Kopecky, M., & Kuklin, G. V. 1987, Solar physics, 109, 199

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