태양에 대해서는 많은 부분이 아직까지 미지의 영역으로 남아있다. 특히 천문학적인 고온이 많은 궁금증을 자아낸다. 태양의 외부 대기는 약 1,000,000도로 표면 온도인 6,000도 보다 훨씬 높은 온도가 유지되고 있다. 이러한 고온이 유지되면서 코로나가 가열되는 것은 태양이 가지고 있는 많은 신비 중 하나인데, 그 이유는 보통 온도라는 물리량은 열원으로부터 거리가 멀어질 수록 낮아지는게 통상적이다. 하지만 태양은 채층을 지나 코로나가 존재하는 대기에 도달하게 되면 급격하게 온도가 상승한다. 이러한 부분에 대해 많은 과학자들이 여러가지 메커니즘으로 설명하려 하였지만, 현재까지 실제적으로 입증된 부분은 없다.
태양흑점 주기의 기원을 알아내는 것 또한 태양의 비밀을 파헤치는데 매우 중요한 부분이다. 태양 표면에서 볼 수 있는 흑점들의 수는 약 11년을 한 사이클로 하여 0개에서 100개까지 증가하다가 감소하고 다시 증가하는 현상을 보이게 되는데 이러한 흑점 개수의 변화는 태양 천문학의 큰 수수께끼 중 하나이다.
현재 학계에서는 흑점은 태양자기장에 의해 발생된다고 추정되고 있다. 태양은 자전활동을 통해 태양내부에 수십억 암페어의 전류가 발생하게 된다. 이에 따라 1가우스의 강력한 자력선이 남북방향으로 발생하게 된다. 태양은 고위도 보다는 저위도 지대가 회전의 속도가 빠르고 적도부의 속도가 빠르기 때문에 남북방향의 자력선도 동서적도부를 휘감으며 틀어지게 된다. 위도에 따라 속도의 차이로 인해 6개월 후에는 적도부에서 일주하고,3년 후에는 자력선도 6바퀴정도를 휘감게 된다. 이렇게 동서 적도부를 중심으로 늘어지고 좁은 범위에서 밀도를 늘린 자력선은 부분적으로는 광구면에서 떠오르며 코리올리 힘을 받으면서 틀어지게 된다.
또한 태양 대기 중에서 발생하는 폭발하는 태양플레어라는 독특한 현상이 발생하는데, 흑점 주변은 불타오르면서 단 몇 초 동안에 수백만도로 가열되면서 수십억 톤의 물질을 플레어형태로 태양 외부로 날려보낸다. 대형의 태양플레어가 발생하는 경우에 백색광에서도 관측가능한 경우도 있는데, 이를 백색광 플레어라고 부른다. 이러한 태양플레어는 태양흑점 부근에서 태양이 왕성한 활동을 할 때 발생하는 경우가 많은데 이를 태양활동 영역이라고도 한다.
태양은 내부에서 핵반응이 일어나고 있는데, 태양과 같은 행성 내부에서 핵반응을 통해 발생하는 매우 작은 질량의 중성미입자를 뉴트리노(neutirno) 라고 한다. 뉴트리노를 관측하는 것은 상당히 어려운 작업인데, 현재까지 알려진 바에 따르면 우리가 계산을 통해 예측하는 수의 1/3 정도가 지구에서 발견된다고 한다.
플레어는 엑스선 강도에 따라 가장 센 경우는 X등급, 가장 낮은 경우에는 A등급으로 분류되고 두 등급 사이에 M, C, B 등급이 존재한다. 현재 우주과학에서는 태양의 활동영역 내부에서 축적된 자기에너지가 자가 재결합에 의해 열에너지나 운동에너지로 변환되는 과정에서 발생한다는 논리가 가장 유력한 플레어 발생 매커니즘에 대한 설이다.
태양이 복잡하고 다양한 활동을 하면서 많은 비밀을 가지고 있지만, 현재까지 태양의 자기장 모델로서 유력한 이론은 바로 다이나모 이론이다. 이 이론을 기초로 태양의 기초가 되는 다양한 현상들을 설명할 수 있지만, 아직까지도 완벽하게 모든 현상을 설명할 수 는 없다. 태양의 대기와 내부에서 방출되는 자기력선의 루프는 복잡한 그물형태의 자기구조를 형성하게 되는데, 이러한 구조는 태양의 채층과 태양대기의 최외부 대기 층인 코로나 층에서 관측할 수 있다.
플레어가 발생하게 되면 대용량의 엑스/감마선과 고 에너지 하전입자가 발생하면서, 태양 코로나 물질이 우주 행성간 공간에 방출되는 Corona mass ejection (CME) 현상이 발생한다. 이렇게 방출된 물질 중에 고 에너지 하전입자가 지구에 도달하게 되면 이에 따른 영향으로 델린저 현상 또는 자기폭풍 등의 현상이 지구에서 발생하게 된다. 이에 대한 예로 2003년에 잦은 빈도의 대규모 플레어 발생에 따른 델린저 현상으로 위성 및 무전통신에 많은 영향을 미쳤던 사례가 있다. 한편 플레어로 인해 방출되는 엑스선, 감마선은 지구 자기권 외에서는 인간의 치사량을 초과하는 대량이 방출되기도 한다.
태양을 이해할 수 있는 중요한 정보 중 하나가 바로 자기장이다. 태양에서의 기장은 전기적으로 대전된 이온과 전자의 흐름에 의해 형성된다. 이러한 자기작용으로 인해 태양표면을 지나는 강력한 자기력선에 의해 흑점이 생성되게 된다. 태양 천문학에서는 현재 태양 내부 물질의 흐름에 인한 자기장의 재순환으로 인해 태양의 흑점주기가 생성된다고 보고 있다. 또한 태양의 표면 위를 흐르는 화염은 자기장을 빠져나가며 분출되다가 다시 자기장에 의해 유지된다고 보고 있다. 그리고 코로나에서 관측되는 광휘와 루프 역시 자기장에 따른 영향으로 모양을 만들어내게 된다. 즉 일반적으로 생각하는 태양의 이미지는 모두 태양이 가지고 있는 자기장에 따른 특성이라고 볼 수 있다.
자기력은 전자와 같은 대전된 입자들의 운동방향을 전환하게 되는데 이 과정에서 핵 둘레를 한 방향으로 운동하는 전자들의 에너지는 핵에 대하여 반대방향으로 진행하는 전자들의 에너지에 비해 상대적으로 높은 에너지를 가지고 있다. 이와 같은 성질을 이용하여 태양 자기장의 전자들이 다른 궤도로 전환하면서 방출하는 빛 에너지의 차이를 관측할수 있게 된다. 이러한 논리로 인해 태양 표면을 지나는 자기장의 방향과 세기를 관측하고 계산해 낼 수 있는 것이다.
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