표출자료 소개 (4)

오늘은 큰 카테고리로 '태양활동 일반'에 이어 두번째에 위치한 'SOHO 자외선 관측'에 속해있는 자료들을 소개하도록 하겠습니다. SWx Monitor 좀 써보신 분들은 뭔가 눈치채셨을 것 같은데, 제가 또 뭔가 하나 빼먹었죠? 맞습니다. '태양활동 일반' 카테고리의 맨 마지막에 있는 'GONG 자기장 맵'이라는 항목을 빼먹었죠. 이 항목은 본질적으로는 전에 한번 소개된 'SOHO MDI 자기장 맵'과 비슷한데 지상에서 관측된 자료라는 점만 다르다고 보면 됩니다. 다만 지상관측이다보니 날씨의 영향, 장비의 상태 등에 따라 관측결과의 품질이 좌우되는 경우가 많아서 아무래도 항상 좋은 품질의 이미지를 보여주질 못하는 단점이 있습니다. 오늘자 이미지를 봐도 상태가 영 아니더군요. 아직 확실치는 않지만 이 항목도 차기 버전에서는 다른 항목으로 대체할 것을 고려중에 있습니다. 그래서 그냥 넘어갈까 합니다.

 

SOHO에 대해서는 지난 '표출자료 소개 (2)' 게시물에서 간략하게 소개를 드렸습니다. 간단히 복습해보면, SOHO는 SOlar and Heliospheric Observatory의 약자로서, 명칭만 보면 무슨 지상 관측소처럼 보이지만 사실은 태양관측용 위성입니다. 1995년에 발사되어 현재까지 장수하면서 아주 잘 운용되고 있는 이 위성은 주로 태양에 대한 자외선 관측을 주 임무로 합니다. 왜 자외선 관측을 위하여 굳이 위성까지 띄우는가에 대해서는 나중에 'SOHO 자외선 관측' 카테고리를 설명할 때 자세히 언급하도록 하겠다고 했었죠? 이 얘기부터 이어나가도록 하겠습니다.

 

먼저 자외선 관측이 필요한 이유부터 말씀드리면, 태양의 상층대기를 잘 들여다볼 수 있는 파장이 바로 자외선 파장이기 때문입니다. Big Bear 태양관측소의 H-alpha 이미지에 관하여 소개할 때, 이 H-alpha라는 파장으로 볼 수 있는 부분이 태양의 대기권(또는 하층대기)이라 할 수 있는 채층영역이라고 언급했던 바 있습니다. 그런데 자외선이라는 파장으로 볼 수 있는 부분은 이 채층보다 더 높이 위치한 전이층(transition region) 및 코로나 하단부가 됩니다. 이 대기층을 중심으로 한 관측을 위해서 자외선 관측이 필요합니다. 그런데 이런 관측을 하려고 굳이 위성까지 띄워서 우주로 나가는 이유는 무엇일까요? 그 이유는 자외선은 지구 대기를 통과하지 못하고 대부분 걸러지기 때문에 지표면에서 잘 관측이 안되기 때문입니다. 사실 이건 우리에겐 매우 중요한 문제입니다. 만약 지상에서 자외선 관측이 잘 된다면? 이건 좋아할 일이 절대 아니죠. 전 지구인들이 다 피부암으로 돌아가실 일이니까요. 그래서 이건 이래야하는 것이 맞습니다. 자외선 관측이 지상에서 잘 된다면 그 관측을 할 우리들은 모두 우주복과 같은 보호의를 입지않으면 지상에서 온전하게 살 수 없겠지요. 지구환경도 황폐화될 것이고요. 그래서 우리는 지상에서 안전하게 사는 대신, 자외선 관측을 굳이 하고자 한다면 우주공간으로 나가야하는 것입니다. 우리 인류에게는 이게 차라리 남는 장사겠죠?

 

SOHO 프로젝트의 공식 포스터

 

하여간 이렇게 태양에 대한 자외선 관측을 제대로 수행해보고자, 미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)가 상호협력하여 지난 1995년에 발사해서 운용중인 위성이 SOHO입니다. 원래 예정되었던 수명을 훨씬 넘어섰음에도 불구하고 현재까지 아주 잘 작동하고 있고, 향후에도 한 십수년 정도는 큰 문제없이 작동될 것이라고 합니다. 이 SOHO위성의 관측결과는 태양연구의 발전에 있어 굉장히 중요한 역할을 해왔습니다. 이 내용은 굳이 여기서 장황하게 언급하지는 않겠습니다. 이 SOHO위성이 관측하는 각종 자외선 태양 이미지들을 한데 모아 보여주는 카테고리가 바로 'SOHO 자외선 관측'입니다.

 

이 안에는 6개의 항목들이 있습니다. 처음 4개를 보면 'SOHO EIT'로 시작해서 171A, 195A, 284A, 304A라고 되어 있는데, 뒷부분의 A로 끝나는 숫자들은 사실은 파장입니다. 그 A가 원래 파장의 단위인 Angstrom인데, 제가 프로그램 개발하면서 이 개발툴에서 Angstrom에 해당되는 A위에 동그라미 있는 심볼 표기법을 못찾아서 편의상 그냥 A로 적은 것이니 여러분들의 넓은 양해를 바랍니다 -_- EIT는 이 이미지들을 촬영한 탑재장비의 이름인데 굳이 자세히 언급하지는 않겠습니다. 이 파장들은 모두 자외선 영역의 파장들이고, 주로 이렇게 4개의 파장에 대하여 동시관측을 수행하고 있습니다. 자외선으로 본 태양의 모습은 우리가 맨눈으로 볼때의 모습과는 매우 다릅니다. 오늘(2010년 2월 9일)자 최신 171A 이미지를 한번 볼까요? 비교를 위해서 비슷한 시간대의 MDI 연속선 이미지도 함께 보도록 합시다.

 

 

이와 같이 자외선으로 본 모습은 우리가 맨눈으로 보는 매끈한 보습의 태양과는 많이 다릅니다. 뭔가 복잡하게 얽히고 꼬인 듯한 모습들은 다 자기장이라고 보면 됩니다. 특히 흑점이 위치한 부분(상단)을 보면 자기력선의 규모도 크게 보입니다. 흑점이라는 부분이 자기장이 강력한 지점이기 때문에 그렇습니다. 어쨌든 이러한 관측 이미지들을 태양 연구에 있어 매우 중요한 단서를 제공해주기 때문에, 태양 연구하시는 분들은 이 자료를 굉장히 유용하게 활용해오고 계십니다. 나머지 파장들에서 촬영된 이미지들도 보면 이 171A에서 촬영된 것들과 비교했을 때 얼핏 봐서는 큰 차이가 없어보일 수 있지만, 실제로는 차이점이 있고 이러한 차이점들 역시 연구에 있어 매우 중요한 역할을 합니다. 이런 내용은 너무 깊이 들어가지 않기로 하겠습니다.

 

그리고 6개 항목들 중 뒷부분 2개는 'SOHO LASCO'로 시작해서 C2, C3 이렇게 되어 있는데, 역시 여기서 LASCO는 이러한 이미지를 촬영하는 탑재장비의 이름입니다. 이 장비의 주 관심사는 태양의 외곽에 있는 가장 고층대기층이라 할 수 있는 코로나(Corona) 영역입니다. C2, C3 두 이미지를 함께 봅시다.

 

 

 

여기서 태양은 대체 어디에 있는 것일까요? 정답은 각 이미지의 가운데에 흰 선으로 그려진 동그라미입니다. 각 이미지에서 이 부분이 태양의 위치입니다. 그러면 왜 이렇게 동그라미로만 처리해놓고 정작 태양은 보여주지 않는 것일까요? 그 이유는 태양 바깥쪽 대기층은 아무래도 태양 자체보다 워낙에 어두워서, 태양이 있는 상태에서는 잘 보이지 않기 때문입니다. 그렇다고 태양빛을 전기불처럼 끌수도 없으니, 저렇게 촬영을 할 때 인위적으로 가리고 촬영을 함으로써 주변의 어두운 부분을 좀 더 잘 볼 수 있도록 촬영하는 역할을 이 LASCO라는 장비가 담당한다고 볼 수 있습니다. 왼쪽의 C2보다는 오른쪽의 C3 이미지가 좀 더 넓은 시야에서 촬영이 된 것입니다. 태양의 크기가 C3 이미지에서 더 작다는 것을 보면 쉽게 이해할 수 있습니다.

 

이렇게 태양 바깥쪽 코로나 대기층을 주목하여 보는 이유는, 태양에서 방출되는 태양풍이나 CME(Coronal Mass Ejection, 코로나 물질방출)을 보기 위함입니다. 플레어같은 폭발적인 태양활동이 발생할 경우 그 여파가 태양 외곽 대기층에서 영향을 미쳐서 이 영역에 있던 고에너지 입자들(전자나 양성자)이 바깥쪽으로 마치 총알처럼 밀려나 방출되면 이런 것들이 주변 우주공간에 매우 큰 영향을 끼칠 수 있습니다. 이런 고에너지 입자들이 우리쪽으로 온다면? 그러면 한마디로 우리의 우주날씨는 흐려지는 것이죠. 뭔가 안좋은 일이 벌어질 가능성이 높습니다. 우주공간을 돌아다니는 위성들은 이러한 입자들의 융단폭격을 직접 받을 수 있고, 자칫 위성체가 손상되기도 합니다. 이러한 영향들을 감시하기 위해서는 이와 같은 코로나 영역에 대한 관측 및 감시가 필수적입니다. 물론 SOHO위성 역시 우주공간에 있기 때문에 그 영향을 받습니다. 심할 때에는 탑재장비들이 일시적으로 마비되기도 합니다. 다만 명색이 태양관측 위성이다보니 저러한 위험이 있을 경우에는 관제센터에서도 위성 보호를 위한 대비를 어느 정도 하기 때문에 완전히 망가지거나 하지는 않습니다. 하지만 위험한 상황에 대하여 제때 경고를 못받는 위성들은 그 안전을 장담할 수 없겠지요. 그래서 앞으로는 우주날씨라는 개념이 우리의 일상생활에서도 매우 중요한 비중을 차지하게 될 것입니다.

 

(본 이미지는 SOHO Data Archive에서 가져왔습니다)

 

이 이미지는 2003년 10월 29일 당시 태양활동이 역사상 손꼽힐 정도로 매우 강렬했던 시기에 촬영된 LASCO 이미지입니다. 저 정도로 관측장비가 제 역할을 못하는 경우가 발생할 수 있고, 사실 망가지지 않은 것만으로도 다행일 정도의 상황이었습니다. 그래도 저런 관측자료를 미리 볼 수 있다면, 모르고 당하는 것보다는 그나마 낫겠지요.