가장 가까운 항성, 태양

가장 가까운 항성, 태양 태양의 기본 성질 태양의 화학 조성 직경 = 1,400,000 km(지구109배) 가장 가까운 항성, 태양 태양의 기본 성질 태양은 스스로 빛을 내는 거대한 고온의 기체구이다. 우리가 볼 수 있는 부분은 오직 태양의 대기층 (광구)이다. 직경 = 1,400,000 km(지구109배) 질량 = 2 × 1030 kg(지구333,000배) 태양의 화학 조성 우주의 화학조성과 비슷하다. 지구의 지각과 별의 화학조성은 다르다. 이유는?

기본자료 거리: 1.0 AU (1.02 – 0.98) 각크기 : 0.52도=32분 회전주기 : 25.38일(적도) 밀도:1.4 g/cm3 표면탈출속도 : 617.7 km/s 표면온도 : 5800도 중심온도: 15*106도 K 분광형 :G2V 겉보기등급 : -26.74 절대 등급 : 4.83

1. 태양의 대기 - (1) 광구 태양의 투명한 상층대기의 아래에 있는 불투명한 층. 태양대기가 투명한 상태에서 완전히 불투명한 상태로 변하는데 필요한 거리는 400 km 이다. 흑점

1. 태양의 대기 - (2) 광구의 주연감광효과 채층 : 일식때 관측, 필라멘트,스피큘 붉은색 (수소선) 태양의 밝기는 중심에서 가장자리로 갈수록 감소한다. 그 이유는 우리가 보는 층의 깊이가 다르기 때문이다. 채층 : 일식때 관측, 필라멘트,스피큘 붉은색 (수소선) 4500-10,000도 2000-30000Km 전이층 : 10,000도에서 100만도

1. 태양의 대기 - (3) 코로나 왜 코로나의 온도가 광구보다 높을까? 광구로부터 1,000,000 km (20배의 태양반경)까지 있다. 밝기는 보름달의 절반 정도. 개기일식때 관측된다. 밀도가 매우 낮고 (109개 cm-3 )=지구상 진공, 온도가 매우 높다 (106 K). 왜 코로나의 온도가 광구보다 높을까? 자기장은 대전 입자에 영향을 미치고, 이때 자기 에너지가 열 에너지로 전환된다.

2. 태양풍 태양풍(107톤/년=10-14Mo/년) X-선으로 본 코로나의 구조 코로나의 높은 온도로 큰 압력이 생기고 양성자와 전자가 밖으로 방출된다. 속도는 400 km/s upto 1000 km/s X-선으로 본 코로나의 구조 고온의 기체는 태양 자기장에 붙잡혀서 고 밀도 영역을 이루고 있다. 태양풍은 고밀도 영역사이 (코로나 구멍)를 통해서 밖으로 나간다.

3. 활동 태양 -(1) 쌀알무늬 흑점 흑점주기 지름 700 - 1000 km 5 - 10분 정도 지속된다. 밝은 부분은 내부의 뜨거운 기체가 솟아 오르는 지역이고, 어두운 부분은 가라앉는 지역이다. 흑점 온도가 주위 광구보다 1500 K 정도 낮다. 각각 흑점의 수명은 수시간에서 수개월이다. 흑점주기 태양표면의 흑점 수는 11년을 주기로 변한다.(자기장 극의 변화-22년)

3. 활동 태양-(2) 흑점의 온도가 낮은 이유는? 흑점은 강한 자기장을 가지고 있다.  상승하는 기체의 흐름을 방해한다.  태양내부의 열 에너지가 표면으로 전달되지 않는다.  온도가 낮아진다.

4. 플레어 플레어의 특징 플레어의 발생 원인 플레어의 영향 하루에 3-5개, 큰 것은 수 주에 한번 발생한다. 5-10분 동안 지속된다. 플레어의 발생 원인 서로 방향이 반대인 자기장이 서로 상쇄되면서 에너지가 발생한다. 많은 태양풍이 발생한다. 플레어의 영향 지구 자기장에 변화를 준다. 전선에 전류를 발생시킨다.

5. 태양-하나의 핵 발전소 태양의 에너지 태양은 스스로 빛을 내는 거대한 고온의 기체구이다. 태양이 1초 동안에 방출하는 에너지 = 4  1026 W. 태양의 나이는 45억년.

5.1. 태양에너지의 근원 산화 에너지 중력 에너지 질량 에너지 태양에너지의 근원이 산화에 의한 열에너지라면, 태양은 수 천년이상 지속될 수 없다. 중력 에너지 태양은 매년 40m 씩 수축해야 한다. 태양은 1억년 정도 지속된다. 질량 에너지 Einstein의 상대성이론 E = m c2 태양의 질량 손실: 4  1012 g/yr

5.2. 소립자 반입자 각각의 입자에 대응하는 반입자가 존재한다. 입자와 반입자는 서로 접촉하면서 소멸된다. 반 양성자 반 중성자 양전자 반입자 각각의 입자에 대응하는 반입자가 존재한다. 입자와 반입자는 서로 접촉하면서 소멸된다.  에너지가 생긴다.

5.3. 핵 융합 반응 핵 인력과 전기적 반발력 핵융합 양성자와 양성자는 서로 전기적 반발력을 가지고 있다. 양성자와 중성자는 강한 핵력에 의해서 결합되어 있다. 양성자와 양성자가 핵력에 의해서 결합되려면 큰 운동 에너지 (열 에너지)가 필요하다. 핵융합 4개의 수소 원자가 1개의 헬륨 원자를 만든다. 입자들이 강한 핵력으로 뭉쳐 하나의 원자핵을 형성할 때 핵 에너지가 방출된다. (질량이 약간 줄어든다.)

5.4. 태양내부의 핵 융합: P-P 연쇄 반응 1 단계 1H + 1H  2H + e+ +  e+ + e-  -ray 2 단계 2H + 1H  3He + -ray 3 단계 3He + 3He  4He + 21H 전자와 양전자의 질량손실은 수소 질량의 0.7%.

5.5. 태양내부 이론-(1) 안정된 태양 태양은 팽창하거나 수축하지 않는다. 태양 내부의 온도는 1500만도. 압력이 매우 높다. 압력은 외각 층의 무게와 평형을 이룬다. “정 유체 역학적 평형”  태양 내부의 압력과 온도를 계산할 수 있다.

5.5. 태양내부 이론-(2) 태양 내부에서의 열 전달 전도 복사 대류 거의 일어나지 않는다. 아주 느리게 진행된다. 중심부의 광자가 태양 표면까지 수 백만년이 걸린다. (참고) 중성 미자는 빛의 속도로 태양을 통과한다. 대류 태양의 중심부와 표면근방에서 중요.

5.6. 태양내부관측: 태양 지진학 태양 진동 관측 방법 태양 진동의 근원은 태양 내부 깊숙한 영역에서 발생되어 파동운동에 의해 나타난다. 관측 방법 태양의 진동에 의한 표면의 시선 속도 (<100 m/s) 를 측정한다. “범 세계 진동 관측 망군” 태양 표면의 대류 층은 태양 반지름의 30%까지 확장되어 있다.

5.6. 태양내부관측: 태양에서 온 중성 미자 중성 미자의 성질 중성 미자의 검출 질량이 없고 광속도로 진행한다. (태양에너지의 약 3%) 다른 물질과 거의 상호 작용을 하지 않고 그냥 통과한다. 중성 미자의 검출 염소 원자핵과 반응 Cl +   Ar 1.5 km 떨어진 지하 갱도에서 40만 l 의 염소 탱크를 설치해서 측정한다. 측정 결과와 이론이 일치하지 않는다. 중성 미자가 질량을 가지고 있는 것이 아닐까? 여러 종류의 중성미자로 설명

2002년 노벨 물리학상–Raymond Davis 의 south Dakoda Homestake 금광갱도 의 지하 1 2002년 노벨 물리학상–Raymond Davis 의 south Dakoda Homestake 금광갱도 의 지하 1.6km : 중성미자 검출을 위한 40만 리터 C2 CL4 저장고                                   

Masatoshi Kosiba – 2002 년 노벨 물리학상 Kamiokande 중성미자 검출기                                                  

Riccardo Giacconi – 2002 Nobel 물리학 상 Einstein X-ray Observatory NASA- Uhuru Father of X-Ray Astronomy : 1962 ;cosmic x-ray source detected

Lower-energy neutrino GALLEX & SAGE : in gallium GALLEX : 77.5 +-10.7 SNU SAGE : 75.4 +-10.1 SNU Model : 130 SNU  discrepancy in properties of the neutrino (electron neutrino + muon & tau neutrinos), if neutrinos have finite mass , these three types may couple.

중성미자의 문제 3종류의 중성미자 ; 3 flavors Davis : one flavor, electron-neutrino 관측 Oscillate among 3 flavors  some of electron –neutrino transform into tau- and muon-neutrinos  neutrino cannot oscillate unless they have mass (암흑물질 후보)

생각해 보기 태양에서 핵 융합 반응이 갑자기 멈출 경우 어떤 영향을 예측할 수 있을까? 태양의 활동이 지구에 미치는 영향? 왜 현대에는 우주 예보가 필요할까?