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태양의 플레어 2024년 지자기 폭풍 중 5월 11일 발생한 X 5.8등급 플레어의 관측 영상. |
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"태양풍이 문명을 파괴할 수 있는가? – 플레어와 코로나 질량 방출" 쿠르츠게작트 |
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1. 개요
플레어(flare)는 항성의 표면에서 엄청난 양의 빛과 에너지가 일시적으로 터져나오는 현상을 말한다.주로 태양 흑점에서 발생하고, 태양 표면의 한정된 곳에서 수 분 혹은 수 시간 동안 관측할 수 있다. 엄청난 에너지와 함께 광범위한 전자기파도 함께 방출하여, 그 강도가 강한 경우 지구의 인공위성 등 통신 장비들이 무력화될 수 있다.
태양 이외의 항성에서도 항성의 광도가 순식간에 급증했다가 감소하는 변광성의 형태로 강력한 플레어가 관측된다. 이는 아래 후술할 슈퍼플레어의 섬광성 단락을 참조.
2. 플레어 등급별 분류
플레어의 강도는 X선 관측 플럭스로 구분하며, 그 강도에 따라서 A, B, C, M, X 등급이 있다. 각각의 등급 사이에는 10배 차이가 있으며, X10 등급 이상 부터는 새 등급을 쓰지않고 숫자로써 배수를 나타낸다. (예시: X10등급은 X1등급의 10배 X선 강도.)그 중 C등급부터 흑점 폭발로 구분하는데, C등급은 지구에 미치는 영향이 아예 없는 수준이고, M등급은 플레어가 터질 당시 낮인 지역과 극지방에 통신 장애를 일으킬 수 있다. X등급은 광범위하고 일시적이지 않은 통신 장애를 유발하며, 인공위성에도 직접적 위해를 가할 수 있는 수준.
현재까지 관측된 플레어 중 가장 강력한 것은 캐링턴 사건 때이며, X50 정도로 추정한다. 자료 출처 이는 인류가 최초로 태양 플레어를 관측한 사례이기도 하다. 현대에서 위성으로 관측한 플레어 중에서 강력한 것은 2003년 할로윈 폭풍 때였다.
3. 플레어와 지자기 폭풍
태양의 플레어는 11년 주기로 순환하는 태양 활동의 극대기에 왕성하게 관측된다. 역사상 관측된 가장 강력한 플레어 폭발은 전술했듯이 2003년 할로윈 폭풍이었는데, 당시 측정기기의 한계로 X28 급에서 측정이 멈췄다. 추후 분석에 따르면 X45 등급으로 추정한다. 지구에 직접적으로 닿지 않았는데도 수많은 피해를 낳았으며 만약 영향권에 들어갔다면 캐링턴 사건보다 큰 피해가 일어났을 가능성이 있다.
태양의 경우 한 번 발생한 플레어에서 나오는 에너지량은 보통 J에서 큰 것은 J로, 이는 TNT폭탄 23.9 Gt(기가톤)~2.39 Pt(페타톤)만큼의 분량이다.[1] 태양풍의 형태로 X선이나 기타 고에너지 전자기파를 많이 내뿜기 때문에 지상에서의 전파 교란 및 인공위성의 운용에 큰 차질을 가져올 수 있다.
3.1. 슈퍼플레어
강력한 플레어인 '슈퍼플레어'가 태양에서 발생해 지구가 망하거나 그에 준하는 상황에 빠지게 되는 일이 있을 수 있다는 이야기가 있었다. 예를 들자면 강한 플레어로 인해 인공위성들이 동시다발적인 고장을 일으켜 전세계의 통신체계가 일시에 무력화되거나 너무나도 강한 플레어로 인해서 아예 지구 자체가 고열에 노출되는 것. 그러나 케플러 위성으로 관측한 결과 위 이론 자체가 틀린 것을 밝혀냈다. 다만 지자기 폭풍을 수반하는 최대급 플레어는 인류에게 상당한 타격을 줄 가능성이 있다. 1859년에 발생한 캐링턴 사건으로 플레어 직후 발생한 태양풍이 당시 막 도입된 지구의 전기시스템, 전보를 전부 고철덩어리로 만들어 낸 적이 있다. 이 사건이 21세기에 일어났다면 전력망과 인터넷을 파괴시켜 괴멸적인 피해를 입혔을 것이다.현재, 태양에서는 슈퍼플레어의 가능성이 낮은 편이지만, 다른 항성에서는 이런 강력한 슈퍼플레어를 주기적으로 내는 항성들이 관측된다. 이런 변광성을 섬광성(플레어 별)이라고 하는데 주로 젊고 자전속도가 빠른, 태양보다 작은 적색왜성의 경우가 많다. 이러한 슈퍼 플레어 중에서 관측된 가장 강력했던 플레어는 2014년 4월 23일에 태양에서 60광년 정도 떨어진 M 형 적색왜성인 DG Cvn에서 관측된 플레어로 태양 플레어 등급으로 환산시 무려 X 100,000 정도로 추정된다고 한다. 출처
슈퍼플레어는 상대적으로 빈도 수는 낮지만, 적색왜성에만 관측되는 것은 아니다. 태양과 비슷한 G형 주계열성 중 젊고 자전이 빠른 별에서는 관측된 플레어보다 훨씬 강력한, 캐링턴 사건급 이상의 슈퍼플레어가 관측되기도 한다. 이러한 사실로 추론해 볼때, 태양이 지금보다 자전이 훨씬 빨랐던 과거에는 태양도 이런 강한 플레어가 자주 발생하는 항성이었다고 추론해 볼 수 있다. [2]
[1]
대충
차르 봄바 500~500,000개 정도 위력이다.
[2]
그러나 초기 태양의 강력한 플레어 활동이 지구 대기의 진화에 어떠한 영향을 끼쳤는가에 관한 연구는 아직 미진하여 추가 연구가 필요한 상태이다.