태양(太陽) 또는 해(日, Sun)는 태양계의 중심에 존재하는 항성으로, 태양계의 유일한 항성이자, 에너지의 근원이다.
태양이 있기에 지구에 낮과 밤의 구분, 사계절과 기후 더 나아가 생명이 존재할 수 있다. 태양은 우리 은하 내에서도 드물게 존재하는 G형 주계열성으로, 덕분에 4광년 떨어진 센타우루스자리 알파에서도 태양은 맨눈으로 잘 보일 정도로 밝은 별이다.[10]
태양의 핵에서 생성되는 에너지의 양은 1 m3당 약 276.5 W로, 이것은 고작 도마뱀의 대사량 정도밖에 안 되는 일률이다. 즉 단위부피당으로는 인간이 체온으로 내는 열이 더 많다. 태양이 많은 에너지를 내는 것은 부피당 일률이 높기 때문이 아니라 핵 자체의 부피가 어마어마하게 크기 때문이다.
태양이 1초에 만들어 내는 에너지는 3.9 × 1026 J[12] 이며
E
=
m
c
2
E=mc
2
의 공식에 의해 1초 동안에 657,000,000 t의 수소가 합쳐져서 653,000,000 t의 헬륨이 생성되어 줄어든 질량만큼 에너지로 전환된다. 하지만 태양이 평생 에너지로 전환되어 소모하는 질량은 0.1 %도 되지 않으며, 이는 블랙홀 충돌[13]이나 초신성 폭발, 블랙홀에 빨려 들어가는 가스가 강착 원반의 형태가 되어 방출하는 에너지 효율[14]에 비하면 턱없이 적은 비율이다.
태양의 핵에서 핵융합을 통해 발생한 광자가 태양 표면까지 도달하는 데는 약 100,000년이 걸린다. 단순히 빛의 속도로 태양의 반경을 지나치는 데에는 2초면 충분하지만 태양 내부는 매우 불투명하기 때문에 흡수-재방출을 거쳐 탈출하는 데 걸리는 시간이 매우 길다. 반면 똑같이 핵융합의 부산물인 중성미자의 경우 물질의 간섭을 거의 받지 않기 때문에 거의 빛의 속도로 태양을 탈출한다. 따라서 태양 중성미자를 검출함으로써 태양 중심부에서는 아직도 핵융합이 활발하게 이루어지고 있음을 확인 가능하다. 한편 태양으로부터 오는 중성미자의 검출량이 예측값의 1/3에 불과해 한동안 수수께끼로 남아 있었지만 중성미자 진동이 발견됨으로써 해결되었다.
수십억 년 뒤 안드로메다 은하와 우리 은하가 밀코메다로 합쳐질 때 태양계 역시 이리저리 흩어지거나 행성들끼리 충돌할 것이라는 얘기도 있지만, 이는 항성 간 거리와 상호 중력 관계를 감안할 때, 거의 무시해도 좋을 만큼 낮은 확률이다. 단, 우리 은하 중력권에서 안드로메다 은하 중력권으로 잠시 옮겨타거나 중력권 밖으로 튕겨나갈 확률은 있지만 머나먼 미래인 데다 그 전에 인류 문명이 성간 여행을 할 정도로 발전하거나 멸망할 것이기에 의미없는 걱정이다.
지구에서 일몰 때 서쪽에서 관측되는 태양은 파장이 짧은 빛들이 낮보다 더 많이 산란되어 주황빛을 띄며 지구에서 관찰한 달 만큼은 아니지만 보기에 상당히 황홀하다. 하지만 낮에 떠 있는 태양은 빛이 너무 강해서 최소한 직접 쳐다보기가 어려울 정도다. 물론 태양을 우리가 지구에서 안전하게 관찰할 수 있는 이유는 지구의 자기장과 대기층의 영향으로 태양에서 방출되는 파장이 짧은 감마선이나 X선, 단파장 자외선이 지표면에 도달하지 못하기 때문이다. 물론 우주 공간에서 차폐막이 없이 태양빛을 직접 쬔다면 감마선을 비롯한 방사선을 직방으로 맞는 것이기 때문에 매우 위험하다.
태양빛의 스펙트럼을 관찰하면 노란색 계열의 빛을 가장 많이 방출하는 G2계열 항성이지만, 사실 모든 파장의 빛이 많이 섞여있기에 실제 지구 대기의 산란 현상이 없는 상태에서 맨눈으로 관찰하면 그냥 눈부신 백색이다.
태양은 여키스 분류법상으로 Ⅴ로, 왜성(dwarf)에 속한다. 물론 태양은 엄연히 주계열성이다. 같은 시대에 여러 연구 기관이 독자적으로 연구를 진행하다보니 일어난 일로 현직에 있는 사람들도 조금 곤혹스러운 분류. 즉, 여키스 분류법에서의 왜성 = 일반적으로 이야기하는 주계열성이다. 이와 관련된 이야기를 할 때는 진짜 작은 별을 뜻하는 왜성과 구분하기 위해 앞에 '여키스 분류에서~'가 따라다니는 편이다. 혹은 무시하고 주계열성이라고만 이야기 할 수도 있다.
과거에는 태양이 아주 작은 편에 속한다는 고정관념이 있었는데 이는 적색왜성의 연구가 미흡했던 시절에 생겨난 말이다. 관찰하기 어려웠던 적색왜성은 물론 갈색왜성까지 제외한 상태에서 태양의 크기는 과소평가 될 수 있기 때문이다. 과거 오래된 천문학 관련 백과사전이나, 어린이 학습물에서는 이러한 잘못된 정보가 기재된 경우가 있었다. 그러나 태양은 관측 가능한 우주에서 상위 1 % 정도의 질량을 가진 G형 주계열성이다.
실제로 우주에 있는 항성들의 평균 질량은 태양의 15 % 수준이다. 그 이유는 우주 항성의 70 %는 태양 질량의 50 % 이하일 뿐인 적색왜성들이기 때문이다. 이들은 너무 어두워서 조금만 떨어져도 인간의 눈으로 못 본다. 이들은 보통 0.4광년만 떨어져도 안 보이는 반면에, 태양은 0.4광년은 물론 10배인 4광년이 떨어져도 매우 밝게 보이고[15] 90광년까지는 육안 관측이 가능하다. 나름대로 태양을 어머니 항성으로 지닌 지구는 흔치 않은 항성을 주인으로 삼는다고 볼 수 있다.
2.1. 태양의 색[편집
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