“태양 활동주기에 영향 주는 건 태양계 행성”

태양 흑점 수와 태양 플레어 등 태양 활동 주기는 11년으로 알려져 있다. 그런데 독일 헬름홀츠로센도르프센터(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR) 연구팀이 이런 태양 활동 주기가 지구를 비롯한 태양계 행성에 의해 좌우된다는 사실을 규명했다고 한다.

태양 같은 별에서 자기 활동 주기가 일정하다는 것 자체가 이상한 현상은 아니다. 하지만 도대체 왜 태양 주기가 11년인지에 대해선 지금까지 밝혀진 게 없다. HZDR 연구팀은 이 수수께끼를 해명하기 위해 지난 1,000년 태양 활동 관측 결과와 태양계 행성 위치를 비교했다. 그 결과 행성 위치가 태양 활동 주기에 큰 영향을 주고 있다는 사실을 알 수 있었다고 한다.

행성 위치와 태양 활동은 놀라울 만큼 높은 수준의 일치도를 보였다는 것. 2개 현상은 11년 태양 주기에 따라 90주기에 걸친 완벽한 평행을 보여주고 있다고 설명한다. 달의 중력이 만드는 기조력은 지구에서 조수간만에 영향을 주듯 행성 위치에서 비롯된 생성 기조력은 태양 활동을 결정지어 시계처럼 일하게 한다는 것이다.

처음 행성과 태양 주기를 연결 짓는 설을 봤을 때 연구팀은 정당성에 대해 회의적이었다고 한다. 하지만 밀도가 높은 다른 유체가 접촉할 때 유체 운동이 불안정해지는 레일리 테일러 불안정성(Rayleigh-Taylor instability) 컴퓨터 시뮬레이션을 봤을 때 만일 태양 플라즈마가 작은 기조력의 영향을 받는다면 어떻게 될까 의문을 갖게 됐다고 한다.

태양 주기는 태양 회전과 플라즈마의 복잡한 운동에 의해 태양 자기장이 주기적으로 변화하면서 초래된다. 태양 플라즈마의 움직임은 레일리 테일러 불안정을 통해 작은 힘에 대해서도 매우 민감하게 반응한다. 연구팀이 만든 모델은 태양에 작용하는 행성의 기조력 변화가 태양 활동 주기에 동기화되어 있는지를 보여주며 이 결과는 놀라운 것이었다고 한다.

태양계 행성에 의한 기조력이 태양에 큰 영향을 주는 건 금성과 지구, 목성에 맞춰진 시간이라고 한다. 이 주기는 태양 활동 주기가 11년이라는 사실과 일치한다. 또 행성 기조력은 태양 주기 뿐 아니라 17세기부터 18세기에 걸쳐 태양 흑점 수가 현저하게 감소하는 마운더 극소기(Maunder Minimum)처럼 큰 태양 활동 변화에도 영향을 줬을 가능성이 있다고 한다.

이번 연구 결과는 태양 활동 주기에 관한 정확한 모델을 만들어 미래에는 과학자가 우주 환경 날씨를 더 효과적으로 정량화하고 지구상 일기 예보를 개선하는 데에도 이어질 가능성이 있다. 태양 활동에 관한 근본적인 문제 조사를 진행하기 위해 연구팀은 액체금속을 이용한 실험을 준비하고 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.