광구
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1. 개요
광구는 빛을 방출하는 것으로 인식되는 별의 표면을 지칭하는 용어이다. 고대 그리스어에서 유래되었으며, 빛과 구를 의미하는 단어의 합성어이다. 별의 광구는 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 유효 온도로 정의되며, 태양의 경우 약 6,000 켈빈의 온도를 갖는다. 태양의 광구는 수소와 헬륨으로 주로 구성되며, 쌀알 조직으로 불리는 대류 조직을 특징으로 한다. 광구 위에는 채층과 코로나가 존재하며, 태양플레어와 흑점과 같은 현상도 나타난다.
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| 광구 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 설명 | 별의 바깥쪽 껍질로, 빛이 방출되는 곳이다. |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 별의 표면으로, 별에서 방출되는 빛의 대부분이 이곳에서 나온다. |
| 특징 | 별의 대기에서 가장 깊은 층이다. 눈에 보이는 별 표면이다. |
| 구성 | 태양의 경우, 플라스마로 구성되어 있다. |
| 온도 | 태양의 경우, 4,500 ~ 6,000 K (4,230 ~ 5,730 °C) 정도이다. |
| 층 구조 | 태양의 경우, 아래에서부터 핵, 복사층, 대류층, 광구, 채층, 코로나 순서이다. |
| 추가 정보 | |
| 관련 용어 | 광자 구 (Photon sphere) |
| 참고 문헌 | |
| 저자 | Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie |
| 제목 | 현대 천체 물리학 (Modern Astrophysics) |
| 출판사 | 애디슨-웨슬리 |
| 발행일 | 1996년 |
2. 어원
"광구"라는 용어는 빛을 방출하는 것으로 인식되는 구형 표면을 지칭하며, "빛"을 의미하는 고대 그리스어 φῶς, φωτός|phos, photosgrc와 "구"를 의미하는 σφαῖρα|sphairagrc에서 유래되었다.
별의 표면은 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 유효 온도로 주어지는 온도를 갖는 것으로 정의된다. 다양한 별들은 다양한 온도의 광구를 가지고 있다.
태양의 광구는 4,400,000에서 6,600,000 사이의 온도를 가지며, 유효 온도는 5,772,000이다.[5][6] 광구는 액체나 고체 표면처럼 분명한 경계가 있는 것은 아니며, 관측하는 파장이나 태양면의 위치에 따라 다소 깊이가 다른 곳이 광구면이 된다. 광구는 고르게 빛나는 것이 아니라, 작고 빛나는 수많은 알갱이의 집합으로 보인다. 광구의 두께는 100–400 킬로미터이다.[9][10][11]
3. 온도 및 구성 성분
태양은 주로 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 광구에서 태양 질량의 각각 74.9%와 23.8%를 차지한다. 항성 천문학에서 ''금속''이라고 불리는 모든 무거운 원소는 질량의 2% 미만을 차지하며, 산소(태양 질량의 약 1%), 탄소(0.3%), 네온(0.2%), 철(0.2%)이 가장 풍부하다.
4. 태양 광구의 특징
태양은 주로 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 광구에서 태양 질량의 각각 74.9%와 23.8%를 차지한다. 항성 천문학에서 ''금속''이라고 불리는 산소(태양 질량의 약 1%), 탄소(0.3%), 네온(0.2%), 철(0.2%) 등 무거운 원소들은 모두 합쳐 질량의 2% 미만이다.
4. 1. 쌀알 조직 (입상반)
태양의 광구는 쌀알 조직 또는 '''입상반'''(粒狀斑)으로 불리는 대류 조직으로 구성되어 있다. 이는 중앙에서는 뜨거운 가스가 상승하고, 조직 사이의 좁은 공간에서는 식은 가스가 하강하는 직경 1000km 정도의 불기둥이다. 각 쌀알 조직은 8분 정도의 수명을 가지며, 지속적으로 이동하는 "끓어 오르는" 양식을 보여준다. 쌀알 조직은 태양 내부에서 발생한 열로 광구 아래 대류층이 가열되어 뜨거운 가스가 대류에 의해 광구로 올라왔다가 식어서 가라앉는 현상이다. 일반적인 쌀알 조직 외에도, 최대 24시간까지 지속되는 직경 30000km 정도의 초대형 쌀알 조직도 존재한다. 이러한 현상이 다른 별에서도 일반적인지는 아직 알려져 있지 않다.[12]
4. 2. 광구의 다른 현상
태양의 광구는 쌀알 조직 또는 '''입상반'''(粒狀斑)으로 불리는 대류 조직으로 구성되어 있으며, 이는 중앙에서는 뜨거운 가스가 상승하고, 조직 사이의 좁은 공간에서는 식은 가스가 하강하는 직경 1000km 정도의 불기둥이다. 각 쌀알 조직은 8분 정도의 수명을 가지고 있으며, 이로 말미암아 지속적으로 이동하는 "끓어 오르는" 양식을 보여준다. 쌀알 조직은 태양 내부에서 발생한 열로 광구 아래 있는 대류층(對流層)이 가열되어 뜨거운 가스가 대류에 의해서 광구로 떠올라 왔다가는 식어서 가라앉아 내려가는 것을 보여주고 있다. 일반적인 쌀알 조직 가운데, 24시간까지도 지속되는 직경 30000km 정도의 초대형 쌀알 조직 역시 존재한다. 이러한 현상이 다른 별에서도 일반적인지는 알려져 있지 않다.
태양의 광구에서 가장 흔한 현상은 약 1000km 지름의 알갱이—대류 세포로, 중심부에는 뜨겁게 상승하는 플라스마가 있고, 그 사이 공간에는 더 차가운 플라스마가 하강하며 7km/s의 속도로 흐른다. 각 알갱이는 약 20분만 지속되며, 끊임없이 변화하는 "끓는" 패턴을 만든다. 일반적인 알갱이들을 묶어놓은 것은 지름이 최대 30000km에 달하고 수명이 최대 24시간이며 유속이 약 500m/s인 초알갱이로, 자기장 묶음을 세포 가장자리로 운반한다.
광구상의 다른 "표면 현상"으로는 태양플레어나 흑점이 있다. 태양의 광구에서 자기와 관련된 다른 현상으로는 흑점과 알갱이 사이에 흩어져 있는 태양 facula가 있다.[12] 이러한 특징들은 다른 별에서 직접 관측하기에는 너무 미세하지만, 흑점은 간접적으로 관측되었으며, 이 경우 "별점"이라고 불린다.
태양의 가시 대기는 광구 위편에 다른 층을 가지고 있다. 2000km 깊이의 채층이 광구와 훨씬 뜨겁지만 훨씬 희박한 코로나 사이에 존재한다. 이러한 채층은 H-알파와 같은 광학 필터를 사용해서 관측 가능하다.
5. 태양 대기
태양의 가시 대기는 광구 윗편에 다른 층을 가지고 있다. 2000 km 깊이의 채층은 광구와 훨씬 뜨겁지만 훨씬 희박한 코로나 사이에 존재한다. 이러한 채층은 H-알파와 같은 광학 필터를 사용해서 관측 가능하다.[8]
광구상의 다른 "표면 현상"으로는 태양플레어나 흑점이 있다.
6. 다른 별의 광구
태양의 광구 온도는 약 6,000 K이다. 다른 별들은 이보다 더 뜨겁거나 차가운 광구를 가질 수 있다. 광구는 액체나 고체 표면처럼 뚜렷한 경계가 있는 것은 아니며, 관측하는 파장이나 태양면의 위치에 따라 깊이가 달라진다. 광구는 균일하게 빛나는 것이 아니라, 작고 빛나는 수많은 알갱이들의 집합처럼 보인다.
별의 표면은 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 유효 온도로 정의되는 온도를 갖는다. 다양한 별들은 서로 다른 온도의 광구를 가지고 있다.
참조
[1]
서적
Modern Astrophysics
Addison-Wesley
1996
[2]
논문
Whole Earth Telescope observations of BPM 37093: A seismological test of crystallization theory in white dwarfs
[3]
논문
Nature of Fault Planes in Solid Neutron Star Matter
[4]
논문
Heterogeneity of solid neutron-star matter: Transport coefficients and neutrino emissivity
[5]
웹사이트
Sun Fact Sheet
https://nssdc.gsfc.n[...]
2023-08-27
[6]
웹사이트
Resolution B3 on recommended nominal conversion constants for selected solar and planetary properties
https://iau.org/stat[...]
2014
[7]
웹사이트
The Sun's Vital Statistics
http://solar-center.[...]
2018-02-20
[8]
웹사이트
SP-402 A New Sun: The Solar Results From Skylab
https://history.nasa[...]
NASA
2017-07-12
[9]
웹사이트
Search for Origins
https://solarsystem.[...]
2023-11-05
[10]
웹사이트
The Photosphere
https://solarscience[...]
2023-11-05
[11]
웹사이트
Layers of the Sun
https://www.nasa.gov[...]
2023-11-05
[12]
웹사이트
NASA/Marshall Solar Physics
http://solarscience.[...]
NASA
2008-02-19
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