선명한 태양의 모습 - 진공을 통한 정확한 관찰

선명한 태양의 모습 - 진공을 통한 정확한 관찰

태양의 활동을 연구하기 위해서는 밤하늘을 관측하는 데 사용되는 망원경과 다른 망원경이 필요합니다. 그러한 망원경 중 하나가 바로 진공 망원경입니다. 망원경에 포착된 햇빛의 경로는 분산되지 않고 망원경의 진공 챔버 내에 유지됩니다.
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광학 장치를 사용하여 별을 관찰하는 천문학자들에게는 모든 입사 광자 하나하나가 귀중합니다. 망원경에 있는 대형 반사경의 주된 목적은 긴 여행을 거쳐 멀리 떨어진 은하에서 지구로 온 희박한 빛을 가능한 많이 포착하는 것입니다. 천문학자들은 약한 빛의 부작용에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

하지만 다른 규칙이 적용되는 특별한 별이 하나 있습니다. 바로 태양입니다. 애초에 지구에 생명체가 존재할 수 있는 것은 태양이 지구에 보내는 고에너지 방사선 덕분입니다. 그렇기 때문에 태양을 연구하는 천문학자들은 광선의 과잉을 해결해야 합니다. 이들은 기술적인 방법으로 원하는 이미지를 걸러내야 합니다.

여기에서 중요한 문제는 열입니다. 렌즈로 모아 포착한 광선에는 상당한 양의 에너지가 담겨있습니다. 이 에너지는 일반 망원경 내부의 공기를 가열하여 상승하도록 합니다. 공기의 굴절률은 온도에 따라 변화하므로 통과하는 광선은 장치 내부의 난기류에 의해 굴절됩니다. 포착한 이미지는 흐려지며 이렇게 되면 더 이상 정보를 파악할 수 없게 됩니다.

이러한 영향을 방지하기 위해 태양광 관측용으로 진공탑 망원경(VTT)이 개발되었습니다. 이러한 망원경 중 하나는 프라이부르크에 근간을 둔 연구 기관 KIS(Kiepenheuer Institute for Solar Physics)의 테네리페에 있는 VTT입니다. 이 망원경은 태양으로 가열된 지면 위의 난류층으로부터 가능한 멀리 떨어져 있어야 하므로 38m 높이의 탑 위에 위치합니다. 주변 공기의 움직임을 더욱 최소화하기 위해 이 탑은 아주 선명한 흰색으로 칠해져 있습니다. 이는 탑 자체가 흡수하는 열복사를 최소화한다는 것을 의미합니다.

탑의 지붕에 있는 두 개의 회전하는 거울이 햇빛을 포착하여 망원경이 있는 곳에 수직으로 자리잡은 파이프로 향하도록 합니다. 이 챔버의 길이는 21m, 지름은 1.8m입니다. 연례 유지보수 작업을 거친 후, 챔버는 직렬로 연결된 2개의 진공 펌프를 사용할 때마다 0.5밀리바 이하의 진공 레벨로 배기됩니다.

챔버의 길이 덕분에 망원경의 초점은 진공 상태입니다. 여기에서는 강렬한 열복사가 난기류를 발생시킬 수 없으며, 열로 인한 시각적 줄무늬를 방지합니다. 천문학자들은 상세한 태양 흑점 이미지를 얻기 위해 다른 무엇보다도 VTT를 사용합니다. 흑점의 활동은 지구 자기장에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 그 무엇보다도 전자기기 및 장비의 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.

태양은 빛 외에도 일정한 하전입자의 흐름을 우주로 보냅니다. 이 "태양풍"은 끊임없이 지구의 자기장에 부딛치며 반사되는에 이는 매우 다행스러운 현상입니다. 그렇지 않았다면 이 입자 폭풍은 지구의 표면을 강타하여 지표면의 모든 생명체를 없앨 것입니다. 하지만 태양풍의 세기가 항상 동일하지는 않습니다. 태양풍의 형성은 태양 자기장의 영향을 받습니다. 자기장의 변동으로 11년마다 태양의 표면에 특히 많은 수의 흑점이 형성됩니다. 흑점은 더 많은 입자를 방출하여 태양풍을 증폭시키는데, 이는 "태양 폭풍"으로 이어질 수도 있습니다. 1989년 3월 13일, 이러한 폭풍으로 90초도 되지 않는 시간 동안 캐나다 퀘벡주의 전력망이 마비되었고 10억 달러 이상의 피해를 야기했습니다.


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