우주 날씨를 알면 지구 비밀 풀린다

“오늘 우주 날씨는 어떤가요.” “어제부터 태양의 흑점 개수가 늘어나고 있습니다. 강한 태양풍이 오겠는 걸요. 자기장도 세질 것 같습니다. 하지만 인체에 영향을 미칠 수준은 아니네요.”

요즘 직장인들이 출근 전에 하루 날씨를 살펴보는 것처럼 우주의 기상변화를 시시각각 확인하는 사람들이 있다. 바로 우주기상 연구자들이다. 그동안 지구에서 일어나는 일들은 대부분 지구 안에서 설명했다.

하지만 지구의 각종 사건이 태양 활동과 상관이 있다는 것이 알려지며 이에 대한 연구도 최근 활발해지고 있다.

한국천문연구원 조경석 박사는 22일 “지구 주위를 도는 인공위성은 물론 우리가 사는 지구 안에서도 태양활동의 영향은 항상 존재한다”면서 “이 같은 연구가 그동안 알지 못했던 수많은 비밀을 풀어줄 것”이라고 말했다.

■우주에도 날씨가

흔히 말하는 기상은 고도 10㎞ 내외의 대류권 안에서 벌어지는 대기의 이동, 수증기의 응결 등에 의해 나타나는 기온과 강수 등을 대상으로 한다.

반면 우주기상은 폭발 등 태양활동의 영향으로 1억 5000만㎞에 달하는 태양과 지구 사이의 공간, 지구의 자기권, 고층대기 등에 일어나는 각종 교란 현상을 연구하는 분야다.

태양은 약 11년을 주기로 활동이 활발해졌다 잠잠해졌다를 반복하는데 태양활동이 활발한 때가 우주기상을 체크해야 할 때다.

태양 활동은 흑점의 수와 관련이 있다. 요즘 같은 ‘극소기’에는 흑점이 많지 않다. 우주기상 또는 우주환경이 조용한 상태라는 얘기다. 하지만 2013년이면 태양 활동은 다시 ‘극대기’를 맞는다. 극대기에 태양은 하루 2∼3번씩 폭발하기도 한다.

■통신을 교란시킨다

그럼 태양이 폭발하면 어떤 일이 날어날까. 우선 그 빛(전파 포함)이 8분 만에 지구에 도달해 전리층에 변화를 일으킨다. 이는 전리층을 이용한 통신을 방해해 지구와 인공위성 간의 통신이 불안해진다. 휴대폰에서도 잡음이 늘어날 수 있다.

두 번째론 고에너지 입자들의 영향력이다. 이들은 태양 폭발 후 몇 시간이면 지구에 도착한다. 고에너지 입자들은 우선 우주공간의 위성체를 망가뜨리곤 한다.

위성체 표면에 충전됐다 방전되며 불꽃을 튀기는가 하면 아주 에너지가 높은 입자들은 위성을 뚫고 들어가 각종 신호들을 바꿔 버리기까지 한다. 이 때문에 이 같은 고에너지 입자가 다가올 것으로 예상되는 때엔 우주인들도 우주유영을 하지 않는다.

마지막으로 ‘코로나 물질 방출(CME)’에 의한 영향이 있다. 이는 빠르면 하루, 늦으면 2∼3일 내에 지구에 도달해 지구 자기권을 교란시킨다. 자기권의 교란은 자기장과 이온층의 교란으로 이어져 고주파(HF) 통신을 방해하기도 한다.

■인체에도 영향 미쳐

태양이 폭발하면서 생기는 각종 현상들은 인체에도 영향을 미친다. 한 예로 고에너지 입자가 방출되면 지구의 극지방에는 오로라가 생긴다. 문제는 이 극지방을 통과하는 항공기 노선이 많다는 것. 오로라가 생겼을 때 이곳을 지나가면 비행기에 탑승한 승객들은 우주방사선에 노출된다.

CME는 1989년 캐나다 퀘백 주에서 정전사태를 야기시켰다. 코로나 물질 방출이 만들어 낸 자기폭풍으로 지구자기장이 교란되고 지표에 유도전류가 흐르며 송전소의 변압기를 태워 버린 것이다. 당시 퀘백주에선 9시간가량의 정전을 경험했다.

우주공간에 퍼져 있는 인공위성들도 심각한 타격을 받게 된다. 2003년 10월 30일 발생한 초강력 지자기폭풍은 46건의 인공위성 이상 사례를 야기했다. 2003년 한 해 동안 보고된 위성 이상 사례가 총 70건이었던 것을 감안하면 엄청난 수치다.

■국내 연구도 활발

천문연구원 우주환경감시실은 태양영역, 태양풍영역, 근지구공간, 자기권 고층대기를 관측하고 있다. 태양관측기를 비롯해 자기정, 전리층, 고층대기 관측기를 구축해 우주기상 관련 데이터들을 모니터링하고 있는 것.

여기에 외국 위성들에서 관측한 자료를 더해 실시간으로 홈페이지에 중계하고 있다. 또 이 같은 자료를 공군에 제공해 전력 운용에 차질이 없도록 돕고 있다.

관련 연구도 활발하다. 천문연구원은 CME 분야 연구를 선도하고 있다. 이는 CME가 지구 방향으로 오는지, 얼마나 빨리 오는지, 언제 도착하는지, 얼마나 강하게 지구를 칠 것인지를 예보하려는 시도다.

연구진은 지난해 코로나 물질 방출의 여러 물리값들에 대한 중요도를 순서를 매겨 발표했다. 이 연구에 따르면 코로나 물질 방출에 대한 예상을 위해선 지구진행방향이 가장 중요한 변수다.

연구진은 또 CME의 경계가 얼마나 동그랗게 생겼는지를 보면 지구 진행방향을 알 수 있다고 처음으로 제안했다. 지구 방향으로 올수록 CME의 경계는 동그랗다.

조경석 박사는 “우주기상 예보의 활용도가 높다는 것이 알려지자 선진국에선 태양 관측기를 우주로 계속 내보내고 있다”면서 “우리나라도 최근 천문연구원과 기상청, 전파연구소, 대학 등이 모여 ‘우주기상 협의체’를 구성키로 하고 관련 연구 역량을 모을 준비를 하고 있다”고 설명했다.

기상청 김지영 박사는 “세계기상기구에서도 우주기상에 관심을 갖기 시작했다. 미국 기상청(NOAA)에선 이미 우주기상 예보를 하고 있다”면서 “우주기상업무 기본계획을 수립하기 위한 기초연구를 거의 마무리한 상태”라고 말했다.

/[e-mail] 이재원기자

■사진설명= 11년마다 찾아오는 태양 극대기에는 많으면 하루 2∼3번씩 태양이 폭발한다. 오는 2013년에 태양 극대기가 올 예정이다.

태양이 폭발하면서 '코로나 물질 방출(CME)'을 하고 있다.