물리 [표지로 읽는 과학]위성 오작동 유발하는 태양 플레어 예측 모델 나왔다

[표지로 읽는 과학]위성 오작동 유발하는 태양 플레어 예측 모델 나왔다

사이언스 제공.

2012년 3월 7일 발생한 X급(X-class) 태양 플레어의 극자외선 이미지다. 미항공우주국(NASA)의 태양활동관측위성(SDO)이 촬영했다. 이번주 사이언스는 SDO가 촬영한 강력한 태양 플레어 이미지를 표지에 담았다. 태양 플레어는 태양 표면 자기 에너지의 갑작스런 방출로 인한 대규모 폭발로 생긴다. 

2012년 3월 당시 한국천문연구원은 3월 7일 강력한 태양 자기 폭발이 발생해 X급 태양 플레어가 발생, 8일 오후 고에너지 입자가 지구에 도달할 것으로 예상된다고 분석했다. 태양 플레어의 강도는 B, C, M, X급으로 분류되는데 X급 플레어가 가장 강한 플레어다. 

이 플레어 현상으로 북극 항공로에서 방사선이 늘어나 항공기 피폭 우려는 물론 지구정지궤도 위성 오작동 발생 가능성도 제기됐다. 대규모 X급 태양 플레어가 언제 발생할지 예측한다면 지구 주변의 우주 기상 조건 예측과 대비가 가능해진다. 

쿠사노 카냐 일본 나고야대 우주지구환경연구소장 연구팀은 강력한 규모의 태양 플레어가 시작되는 물리 기반의 임계값을 도출하고 일상적인 태양 관측을 통해 이를 예측할 수 있는 방법에 관한 연구결과를 사이언스 30일자(현지시간)에 발표했다. 

태양 플레어가 발생하는 메커니즘은 아직 명확하게 규명되지 않았다. 메커니즘을 알 수 없기 때문에 예측이 어렵고 대부분 경험적 방법에 의존해 예측이 이뤄졌다. 

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쿠사노 교수 연구진은 태양의 각기 다른 곳에서 방출되는 자기 에너지가 서로 재연결될 때 생기는 자기 유체역학적 불안정성의 임계 조건값을 도출하고 대규모 태양 플레어를 예측하는 물리학 기반의 모델을 제시하는 데 성공했다.

연구진은 도출한 임계값 모델의 정확도를 확인하기 위해 2008년부터 2019년까지 있었던 X급의 태양 플레어 데이터를 토대로 검증했다. 그 결과 일부 오차가 있었지만 연구진의 모델은 태양의 어느 지역에서 20시간 내에 강력한 플레어가 생성되는지 정확하게 식별하는 데 성공했다. 

특히 연구진은 각 태양 플레어가 시작되는 정확한 위치와 규모를 제시하는 데도 성공했다. 쿠사노 교수는 “태양 플레이어에 대한 정확한 예측은 지구 주변의 우주 기상 조건 예측의 정확도를 높이는 데 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.