과학자들은 정확한 우주 기상을 예측하는데 한층 더 근접하고 있습니다. 2개의 인공위성에서 전송된 자료들은 태양에서 언제 자기 폭풍 (magnetic storm)이 발생해서 지구에 피해를 미칠 수 있는 고도의 방사능을 유출할 것인지를 좀 더 잘 예측할 수 있도록 해 주고 있습니다.

한때에 과학자들은 지구와 태양 사이의 우주 공간이 진공상태라고 생각했습니다. 하지만 우리는 이제 그 공간이 태양 바람이라고 불리는 뜨겁고 전기로 충전된 원자 입자로 이루어진 세찬 돌풍으로 채워져 있음을 알고 있습니다.

태양의 가장 외부의 표면층이 매우 활동적일 때, 태양은 전체 가스 물질의 약 3분의 1을 초음속 속도로 외부로 분출해 냅니다. 미국 정부의 해양 및 대기국, NOAA는 이러한 태양 표면 분출 활동을 관찰하는 우주 환경 센터를 두고 있습니다.

어니스트 힐드너 우주 환경 센터 국장은 태양의 강력한 분출 현상은 지상에 있는 사람들에게는 위험하지 않지만 항공기 탑승자나 우주 공간에 있는 우주인들에게는 해가 될 수 있다고 지적합니다. 이는 또한 인공위성과 전력망, 통신, 그밖에 다른 기술망의 활동을 정지시킬 수 있습니다.

“태양이 고도로 전리된 가스인 플라스마와 자기장 폭풍을 일으켜서 그것이 지구의 자기장에 충돌하면 지구의 여러 기술체계에 문제를 초래합니다. 이것이 바로 우리가 우주 기상이라고 간주하는 현상입니다.”

미국과 유럽, 일본은 지난 10년간 태양과 태양의 방출을 측정하기 위해서 태양 궤도에 몇 개의 인공위성을 진입시켰습니다. 그 가운데 하나는 현재 태양 입자로가 불과 한 시간 떨어진 거리에 있음을 우리에게 경고해 줄 수 있는 지점에 위치해 있습니다.

힐드너씨는 이러한 인공위성들이 단기적인 우주 기상을 예측하는데 진전을 이루어 왔다고 설명합니다.

“우리는 하루나 이틀, 사흘 후의 우주 기상을 예측하는데 있어서는 여전히 별다른 진전을 이루지 못하고 있습니다. 하지만 한 시간 단위 예측은 훨씬 발전해서 현재 90퍼센트의 정확성을 보이고 있습니다.”

하지만 새로운 연구는 마침내 기상 예측의 범위를 확대시킬 수 있을 것입니다. 과학자들은 태양 폭풍이 태양 내부의 자기적 에너지가 갑자기 외부로 방출되면서 생긴다는 사실을 오래 전부터 알고 있었습니다. 태양의 자기장은 팽팽하게 꼬인 고무줄 처럼 갑자기 새로운 형태로 바뀔 수 있습니다.

과학자들은 이러한 자기적 형태에 초점을 맞추면서 태양 폭풍을 예측하려 시도했습니다. 하지만 과학자들은 전류 또한 존재해야 한다는 사실을 인식하면서 이 방법은 그다지 신뢰할 수 없게 됐습니다.

새로운 인공위성 자료들은 자기장을 거대한 태양 표면 폭발 현상에 연결 지으려는 미국 정부 과학자들과 우주 항공 회사, 록히드 마틴의 과학자들에게 해답을 제시해 주었습니다.

이 자료들은 서로 다른 방향으로 흐르는 전류를 가진 자기장이 폭발 현상을 일으킬 가능성이 높다는 사실을 밝혀주었습니다. 록히드 마틴의 물리학자, 칼 슈리버씨는 그러힌 상호작용이 보다 많은 전기적 흐름을 생성한다고 설명합니다.

“우리는 자기장 활동이 활발한 태양 표면 일부 지점에 일정한 방향을 가진 전류가 흐르는데, 이 전류와 다른 방향으로 흐르는 전류를 가진 새로운 자기장이 태양 내부에서 발생해 솟구치면서 태양 표면의 자기장과 충돌한다는 사실을 알게 됐습니다.”

슈리버씨와 미국 정부 과학자들은 이 사실을 발견하기 위해서 미국-유럽 합작의 소호 (SOHO) 우주선이 보내온 태양의 자기 지도와 미국의 트레이스 (Trace) 인공위성이 전송해온 태양 표면의 이미지를 서로 비교했습니다.

슈리버씨는 이제 과학자들은 어떤 자기장이 폭발 현상을 일으킬지를 약 이틀 전에 90퍼센트의 정확도를 갖고  예측할 수 있다고 말합니다. 

“우리는 어떤 자기장이 폭발 현상을 일으킬 수 있는 전류를 가지고 있는지 여부를 약 90퍼센트의 정확도를 갖고 예측할 수 있습니다. 서로 다른 방향으로 흐르는 전류를 가진 자기장의 충돌로 일어나는 태양 폭풍은 한 방향으로 흐르는 전류로만 발생하는 폭풍에 비해서 2.5배 내지 3배 더 크며 그 폭발력은 열 배 이상에 달합니다.”

그러나 이러한 발견은 산 위에 눈이 얼마나 쌓이면 눈사태가 발생할 가능성이 높아지는지를 예측하는 것과 마찬가지로, 어떤 자기장이 폭발 현상을 일으킬지 여부만을 예측할 뿐 폭발 발생 시기를 정확하게 알려주지는 못합니다.

미국 항공 우주국 나사에 있는 태양 연구소 소장인 리차드 피셔씨는 이 연구를 발전시키면 우주 기상 예측을 개선할 수 있다고 말합니다.

“이 연구는 우주 비행 활동과 계획에 상당히 유용합니다. 우리는 태양 폭발 현상이 일어날 지점과 그 규모를 알 수 있습니다. 우리는 또한 폭발이 일어나지 않을 시기를 예측할 수도 있습니다. 이러한 발견은 상당한 가치를 지니는 것입니다.”

태양의 자기 폭풍 예측에 관한 이 연구 결과는 우주 물리학 저널 (Astrophysical Journal) 최신호에 실려 있습니다.