1600년대에 천문학자 갈릴레오 갈릴레이는 망원경을 들여다보며 태양에 검은 반점이 있는 것을 발견했고, 그 후에 그 반점들이 움직이고 사라지고 다시 돌아오는 것처럼 보인다는 것을 알아챘습니다. 그는 1613년에 “그 반점들이 태양을 중심으로 회전한다는 것도 분명합니다.”라고 썼고, 태양이 움직이지 않는 동안 흑점이 움직일 수 있다는 것을 언급했지만, “저는 그 움직임이 주변보다 태양구의 움직임일 가능성이 더 높다고 생각합니다.”라고 말을 했습니다.
갈릴레오는 태양이 다른 수많은 천체와 마찬가지로 축을 중심으로 회전한다는 것을 발견했습니다. 하지만 시간의 길이를 제외하면 태양이 회전하는 방식은 지구와 같은 암석 행성과 다릅니다. 게다가 그 차이가 실제로 갈릴레오의 발견으로 이어진 흑점을 일으킵니다.
태양은 오랜 시간 동안 회전해 왔습니다. 약 46억 년 전에 먼지와 수소 가스로 이루어진 회오리 구름에서 형성되기 시작했습니다. “우주의 거의 모든 것이 회전합니다.” 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스에 있는 미국 지상 태양 물리학 센터인 국립 태양 관측소의 교육 및 홍보 책임자인 클레어 라프터리는 이렇게 설명합니다. “모든 것은 다른 모든 것에 비해 상대적으로 움직입니다.”
태양이 점차 질량을 모으고 점점 더 많은 근처 분자를 끌어들이는 중력을 발달시키면서 각운동량도 발달했습니다.
태양의 회전은 측정하기 어렵지 않습니다. 얇은 태양 표면인 광구에는 흑점과 홍염과 같은 특징이 있고, 그 중 일부는 갈릴레오가 관찰했던 것처럼 움직이는 것을 관찰할 수 있을 만큼 충분히 오래 지속되기 때문입니다.
하지만 그 다음부터는 조금 복잡해집니다. 라프터리는 대부분 기체인 태양은 “단단한 물체가 아니기 때문에 하나의 단단한 공처럼 회전하지 않고, 대신 가스는 극지방보다 적도에서 더 빠르게 회전합니다.”라고 말합니다.
NASA 웹사이트의 태양 회전에 대한 이 기사에 따르면 적도의 한 지점은 약 24일 만에 공전하는 반면 극지방은 6일 더 오래 걸립니다.
태양은 지구와 다르게 회전하지만, 그 차등 회전은 목성과 다른 가스 행성과 비슷하다고 래프터리는 말합니다.
차등 회전은 실제로 태양 주기를 주도하는 것으로, 태양흑점의 수가 약 절반의 시간 동안 증가한 다음 감소하는 11년 주기입니다. 래프터리는 그 이유가 표면 바로 아래에서 생성되는 태양의 자기장이 기본적으로 불균일한 운동으로 인해 자체적으로 휘감기기 때문이라고 설명합니다. 그 결과 고밀도 자기대가 발달하여 결국 표면을 뚫고 나와 우리가 태양흑점과 플레어로 보는 분출을 일으킵니다.
광구 아래로 약 200,000km 뻗어 있는 대류대는 내부 껍질에서 표면까지 거의 같은 속도로 회전한다고 래프터리는 말합니다. 하지만 태양의 더 깊은 곳에서 과학자들은 다른 부분들이 다른 속도로 움직이는지 확신하지 못합니다.
“우리는 이에 대해 좋은 아이디어가 있지만, 여전히 활발한 의문입니다.”라고 래프터리는 말합니다.
태양은 영원히 회전을 계속할까요? 결국, 지금으로부터 약 50억 년 후에 태양은 타버리고 결국은 뭉친 백색 왜성으로 붕괴될 것입니다. 하지만 그때에도 래프터리는 태양이 다른 속도로 회전을 계속할 것이라고 생각합니다.
흥미로운 이야기
과학자들은 태양 내부를 들여다볼 수 없기 때문에 대신 태양의 소리를 연구합니다. 그들이 어떻게 이런 일을 하는지는 다소 어처구니없습니다. 국립 태양 천문대는 전 세계 6곳에 있는 망원경과 기타 기기로 구성된 글로벌 진동 네트워크 그룹에서 수집한 영상을 사용하고 정교한 수학을 사용하여 태양 진동을 분별합니다. 그리고 래프터리는 “내부에서 음파가 튀어다니고, 태양 내부는 종처럼 작용합니다.”라고 설명을 덧붙였습니다.
자주 묻는 질문
태양은 자전하거나 공전하거나 둘 다 합니까?
태양은 축을 중심으로 회전하고 은하수 중심을 중심으로 공전합니다.
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