태양

태양계 중심의 항성.

파일:The Sun in extreme ultraviolet.jpg

자외선 영역에서 찍은 사진.

크기	반경 약 696Mm
지구와 태양 사이의 거리	150Gm
질량	약 2×1030 kg(약 200양 kg)
평균 밀도	~ 1.408 kg/m3
자전 주기	적도 면에서 25.38일
회전 속도	7,174km/h

개요

지구에서 가장 가까운 항성이며, 인류를 포함한 지구의 대부분의 생명체에게 가장 중요한 에너지 공급원이다. 태양계 질량의 99.9%를 차지하는 크고 아름다운 사이즈와 질량을 자랑한다.

표면온도는 5778K이며, 분광형 G2의 주계열성이다. 태양은 우주의 별들 중 질량상으로 1%안에 드는 엘리트 별이다. 우주의 90%에 해당하는 대부분의 별은 적색왜성이다.

중원소 함유량은 태양 전체 질량의 1.69%로 중원소가 풍부한 종족 I의 항성이며 3세대 항성에 속한다.

수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 이들의 핵융합 반응으로 특수 상대성 이론에 따라 에너지를 뿜어내며, 이 과정에서 나오는 에너지의 양은 3.846×10²⁶ W에 달한다! 덤으로 이 과정에서 발생하는 외부로의 압력이 태양의 중력과 평형 상태를 이루어 그 크기와 모양을 유지한다.

구조

중심핵

핵융합 반응이 일어나는 곳. 온도는 가장 최고 중심부가 1.36×107K의 고온이며, 압력 4000억 기압으로 굉장하다.

깊이 55만km에서 69만 6천km에 있으며 온도는 800만~1360만K에 이르며 여기에서 98.5%의 에너지를 생산하고 있다. 태양이 수소 핵융합을 통해 에너지를 생산하는 곳이다.

밀도는 20~162g/cm3에 이른다.

복사층

핵과 대류층 사이에 자리잡은 구간. 에너지가 복사를 통해 외부로 전달된다. 깊이 20만km에서 55만km에 자리잡고 있으며 온도는 200만K~800만K에 이른다. 복사층도 하부와 중부 상부로 나누어진다.

복사층 하부는 깊이 47만km에서 55만km에 자리잡고 있으며 온도는 500만~800만K이나 된다. 밀도도 5~20g/cm3나 되므로 아주 미세하게나마 핵융합이 조금이나마 일어나는데 태양 전체에서 일어나는 핵융합의 1.5%를 담당하고 있다. 온도가 낮고 밀도도 매우 낮기 때문에 핵융합은 매우 낮은 비율로 일어나며 핵융합의 에너지를 복사형태로 옮기고 있다.

복사층 중부는 깊이 35만km에서 47만km에 자리잡고 있으며 더이상 핵융합은 일어나지 않는다. 온도는 250만~500만K이나 된다. 물론 깊이 43만km까지는 온도가 400만K이 넘기 때문에 아주 미세하게 초저질량 적색왜성에서나 일어나는 아주 미세한 핵반응은 일어나지만 무시해도 되는 수준이다. 밀도는 1.4~5g/cm3에 이르므로 핵융합의 에너지를 복사의 형태로 옮기고 잇다.

복사층 상부는 깊이 20만km에서 35만km이며, 밀도는 0.2~1.4g/cm3이며, 온도는 160만~250만K이나 된다. 중심핵에서 생성된 에너지가 여기까지 오는데 평균 17만년이 소요된다.

대류층

불투명해져서 더이상 관측되지 않는 태양 표면 약 100m 깊이부터 20만km 깊이 까지이며 밀도는 0.2~0.0000002g/cm3이다. 밀도가 낮기 때문에 여기서는 광자가 지나오는데 1천년이면 충분하다. 에너지가 대류를 통해 외부로 전달되며 온도는 6000~160만K이다.

광구

표면으로, 우리에게 직접 보이는 부분. 흡수 스펙트럼 분석으로 헬륨이 처음으로 관측된 부분이다. 중심핵에서 생성된 에너지가 태양 표면까지 도달하는데는 평균 17만 1천년이 걸린다. 표면 온도는 5778K이며, 흑점이 있는 부분은 4000K이다. 밀도는 0.0000002g에 불과해 지구 대기의 6500분의 1에 불과한 밀도값을 가지고 있다.

대기

넓게는 코로나 부분까지 펼쳐져 있다. 태양 표면부터 고도 600만km까지 펼쳐져 있으며, 온도는 4000K~2000만K에 이른다.

코로나는 태양의 자기장의 영향으로 가열되어 온도가 200만K이상 올라가는데 어떤 것은 2000만K이상 올라가 태양 중심핵보다 더 뜨겁게 올라간다. 이는 태양 자기장의 영향으로 입자가 가열되어 나타나는 현상이다.

생애

현재 나이는 대략 45억 6720만년으로, 주계열성 단계의 항성이다. 10만살에 원시성 단계를 진입하여 황소자리 T형 단계를 거쳐 45억 3200만년전 주계열 단계로 진입하였다. 처음의 광도는 현재의 86.5%였으며, 42억 7천만년전에 현재의 73% 광도로 떨어졌다.

그 이유는 초반 태양이 함유하고 있었던 원시 리튬, 베릴륨, 붕소, 중수소, 헬륨-3 등을 수소 핵융합과 같이 할 수 있었기 때문이다. 원시 리튬과 헬륨-3 등은 중심핵이 아닌 복사층 상단에서도 태울 수 있었기 때문에 이들이 태우는 추가열로 태양은 좀 더 많은 에너지를 얻을 수 있었다. 42억 7천만년전을 계기로 태양은 조금씩 광도를 키워 현재 45억 6700만살이 된 지금 100%의 광도로 올라갔다.

현재 0.915%씩 밝아지고 있으며 5억년 후 온실기체 상승으로 지구 표면은 끓는 점에 도달하게 된다. 109.4억살에 준거성 단계로 진입 후 광도는 현재의 2.2배에 도달하며 116.1억살에는 적색거성 단계에 진입한다. 122억 3000만살에는 현재의 2700배까지 밝아지는데 이 때 금성까지 삼켜지게 된다. 지구도 태양의 부풀어 오르는 외포층으로 인해 삼켜질 수 있다. 122억 3500만살에 헬륨 융합을 하여 안정된 제 2의 주계열 단계를 맞이하여 1억 1천만년간 보낸다. 헬륨 융합 시작될 때 태양 광도는 현재의 42배이며, 질량은 현재의 72%, 표면온도는 4900K으로 시작하며 거의 1억년간은 광도 변화가 없다. 123억 3천만살이 되어도 광도는 현재의 45배이므로, 헬륨 융합 단계도 상당히 안정된 단계임을 알 수 있다. 하지만 이 이후부터는 급격히 광도가 밝아지게 된다. 123억 4500만살 헬륨 융합 단계가 끝날 때 태양 광도는 현재의 110배가 되며, 제 2의 적색거성 단계를 겪게 된다. 123억 6천만살 이후에는 점근거성가지 단계를 거치게 되는데, 123억 6500만살 태양 광도는 현재의 8000배까지 늘어나게 된다. 지금의 400배 이상 크게 부풀게 되며 온도도 3600K까지 떨어진다. 이때 화성까지도 삼켜지게 된다. 태양은 마지막에 5번의 커다란 질량 방출 단계를 겪은 후 행성상 성운 단계를 거쳐 백색 왜성으로 생을 마치게 된다. 질량은 현재의 54.1%까지 줄어들게 된다.

물론 다 추정이므로 무작정 믿는 것은 절대 금지다.

지구의 운명

태양은 점점 밝아지고 있으며, 그리고 적색거성 단계에 태양이 들어서면 78억년 후 지구는 태양에 삼켜지게 되며 생명체가 못 살 수도 있다 카더라. 그리고 영영 사라지게 된다.
이것도 다 그저 추정일 뿐이므로 함부로 믿어서는 안된다.

그 외

• 지구와 태양 사이의 평균 거리를 1억 4960만km이며 1AU, 1 천문단위라고 한다.