태양 망원경

3. 태양 관측의 종류

대부분의 태양 관측소는 가시광선, 자외선, 근적외선 파장에서 광학적으로 관측하지만, 지구 대기의 흡수 때문에 지표면에서는 관측할 수 없는 다른 태양 현상도 관측할 수 있다.

태양 활동 관측은 기상학 및 항공우주학적으로 매우 중요하다. 태양 활동은 기상에 직접적인 영향을 미치며, 태양 플레어는 오로라 외에도 전자기파 장애를 일으켜 인공위성 문제나 우주비행사의 방사선 피폭, 지구 통신 장애 및 전자 장비 오작동을 유발할 수 있다.

또한, 항성 활동 메커니즘은 아직 불명확한 점이 많아(태양#태양의 수수께끼 참고) 천문학·물리학적 연구 대상이 되고 있다.

일반적으로 천체 관측에는 천체 망원경을 사용하지만, 태양은 광량이 커 특별한 태양 관측용 망원경인 태양 망원경이 필요하다. 태양 망원경은 태양면의 미세 구조, 동태, 자기장 및 전자기파 방사 연구에 사용되며, 활동 주기 특정에도 활용된다.

연구용 태양 망원경은 구경이 1m 내외이며, 태양열로 인한 공기 흔들림( 기온역전 참조)을 줄이기 위해 초점 거리를 길게 하고 망원경 내부·광로를 진공으로 만드는 등 견고하게 제작된다.

헬리오스타트를 이용하여 태양 추적 및 광 도입을 하는 형식도 있으며, 회절격자를 이용한 분광기로 태양광 스펙트럼 분포를 관찰한다.

X선 등 단파장 전자기파는 지상 관측이 어려워 인공위성에 탑재된 태양 관측 위성을 사용한다.

3. 1. 다양한 관측 방법

• 태양 X선 천문학: X선으로 태양을 관측하는 방법이다.
• 다중 분광 태양 망원경 배열 (MSSTA): 1990년대에 자외선 망원경을 탑재한 로켓으로 발사된 탑재체이다.
• 레온시토 천문학 단지: 서브밀리미터 파장의 태양 망원경을 운영했다.
• 태양전파망원경네트워크 (RSTN): 미공군 기상청(Air Force Weather Agency)이 유지 및 운영하는 태양 관측소 네트워크이다.
• CERN 악시온 태양 망원경(CAST): 2000년대 초에 태양 내의 악시온 입자를 찾았다.

4. 아마추어 태양 망원경

아마추어 천문학 분야에서는 다양한 방법으로 태양을 관측한다. 아마추어 천문가들은 흰 종이, 빛 차단 필터, 허셸 웨지^[17], 수소-알파 필터, 단광 태양경 등 다양한 장비들을 사용한다. 전문적인 망원경과는 다르게 아마추어 태양 망원경은 대개 훨씬 작다.

4. 1. 아마추어 관측 방법

5. 태양탑

태양탑은 태양을 연구하기 위한 장비를 지지하는 구조물로, 일반적으로 태양 망원경 설계의 일부이다. 태양탑 관측소는 진공탑 망원경이라고도 한다. 태양탑은 지면의 태양열 가열과 대기 중으로의 열 방출로 인한 대기 난류 위로 관측 장비를 들어올리는 데 사용된다. 전통적인 관측소는 야간에 대부분의 관측을 수행하기 때문에 지면 방사가 최소화되므로 지상 높이 위에 위치할 필요가 없다.

이 용어는 체렌코프 복사를 연구하는 데 사용되는 태양탑 대기 체렌코프 효과 실험(STACEE) 및 바이츠만 과학 연구소의 태양열 발전탑과 같이 실험 목적으로 사용되는 다른 구조물을 가리키는 데에도 사용되었다.

5. 1. 주요 태양탑

6. 태양 물리학 주요 임무

태양 지구 관계 관측소(STEREO), 태양 역학 관측소, 파커 태양 탐사선, 태양 궤도선(SolO), 큐브샛 포 솔라 파티클(CuSP), 아디티아-L1 등 여러 탐사선이 태양 물리학 연구를 위해 발사되었다. 이들은 태양 및 코로나 질량 방출과 같은 태양 현상의 입체 영상, 태양 고에너지 입자와 자기장, 태양 코로나의 역학 등을 연구한다.^{[6][7][8][9][10][11][12][13][14]}

6. 1. 주요 임무 목록

• 태양 지구 관계 관측소(STEREO)는 2006년 10월에 발사되었다. 두 개의 동일한 우주선이 발사되어 각각 지구보다 앞서거나 뒤처지는 궤도를 돌게 되었다. 이를 통해 태양과 코로나 질량 방출과 같은 태양 현상의 입체 영상을 얻을 수 있다.^[6][7]
• 태양 역학 관측소는 2010년에 발사되어 지구 주위의 정지궤도에서 태양을 관측한다.^[8]
• 파커 태양 탐사선은 2018년 델타 IV 헤비 로켓에 실려 발사되었으며, 2025년에는 근일점이 0.046AU에 도달하여 최초로 태양 코로나 저궤도를 비행하는 인공위성으로서 가장 가까운 궤도를 도는 인공위성이 될 것이다.^[9]
• 태양 궤도선(SolO)은 2020년에 발사되었으며, 최소 근일점이 0.28AU에 달하여 태양을 향한 카메라를 가진 가장 가까운 위성이 될 것이다.^[10]
• 큐브샛 포 솔라 파티클(CuSP)은 2022년 11월 16일 아르테미스 1호에 추가탑재되어 입자와 자기장을 연구하기 위해 발사되었다.^[11][12]
• 인도우주연구기구는 2023년 9월 2일에 ''아디티아-L1''이라는 100kg 위성을 발사했다.^[13] 주요 장비는 태양 코로나의 역학을 연구하기 위한 코로나그래프이다.^[14]

7. 태양 연구의 의의 (일본어판 참고)

태양 활동 관측은 기상학, 항공우주학적으로 매우 중요하다. 태양 활동은 기상에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 또한, 태양의 폭발적인 활동으로 인한 태양 플레어는 오로라 외에도 전자기파 장애 등을 발생시킬 수 있으며, 이는 인공위성의 문제나 우주비행사의 방사선 피폭으로 인한 건강 피해와 직접적인 관련이 있다. 지구상에서도 통신 장애나 전자 장비 오작동의 큰 원인이 된다.^[1]

또한, 항성의 활동 메커니즘은 아직 불명확한 점이 많이 있으며(태양#태양의 수수께끼 등 참고), 천문학·물리학적 연구 대상이 되고 있다.^[1]

8. 연구 용도 (일본어판 참고)

태양면의 미세 구조, 동태, 자기장 및 전자기파 방사 연구에 사용된다. 또한 얻은 데이터를 바탕으로 활동 주기를 특정하는 것을 목표로 한다.^[1]

최전선에서 연구용으로 사용되는 태양 망원경의 구경은 1m 내외 정도이다. 태양열에 의해 (기온 역전처럼) 공기가 흔들려 상이 나빠지는 현상을 무시할 수 없으므로, 초점 거리를 길게 하고 망원경 내부·광로를 진공으로 만들어 상의 흔들림을 억제하는 등의 장치가 마련되어 있다.^[1] 이러한 필요성 때문에 연구용 태양 망원경은 비슷한 사양의 다른 망원경보다 견고한 경우가 많다.^[1]

관측 장치를 지상부/지하부에 고정해 두고, 헬리오스타트를 이용하여 태양을 추적하고 빛을 도입하는 형식도 있다.^[1]

관찰에는 회절격자를 이용한 분광기에 의한 태양광의 스펙트럼 분포 등이 특히 이용된다.^[1]

X선 등 단파장 전자기파는 지상에서 관측하기 어렵기 때문에 인공위성에 탑재된 태양 관측 위성이 사용된다.^[1]

참조

_[1] 논문 Limitations and Opportunities for the Diagnostics of Solar and Stellar Magnetic Fields http://adsabs.harvar[...] Astronomical Society of the Pacific 2001
_[2] 웹사이트 Heat Stop Concepts http://atst.nso.edu/[...] 2011-05-28
_[3] 논문 The surface structure and limb-darkening profile of Betelgeuse 1997-09
_[4] 서적 Total Eclipses: Science, Observations, Myths and Legends https://archive.org/[...] Springer Science & Business Media
_[5] 웹사이트 H-alpha Solar Telescopes - An In-depth Discussion and Survey http://www.ianmoriso[...] Professor Morison's Astronomy Digest 2020-04-17
_[6] 웹사이트 STEREO Spacecraft & Instruments http://www.nasa.gov/[...] 2006-05-30
_[7] 논문 Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) https://orbi.uliege.[...] 2019-08-25
_[8] 웹사이트 Solar Dynamics Observatory (SDO) https://pweb.cfa.har[...] 2024-05-31
_[9] 뉴스 Our sun will never look the same again thanks to two solar probes and one giant telescope https://www.space.co[...] Space.com 2020-03-09
_[10] 웹사이트 Solar Orbiter https://www.esa.int/[...] 2022-03-29
_[11] 웹사이트 Artemis 1 will carry a space weather cubesat to study solar wind https://www.space.co[...] 2024-05-26
_[12] 웹사이트 CuSP https://science.nasa[...] NASA 2024-05-26
_[13] 웹사이트 2 key Gaganyaan crew abort tests, Aditya top priority https://timesofindia[...] 2022-02-02
_[14] 웹사이트 Aditya L-1: After Chandrayaan 2, ISRO to pursue India's first mission to the Sun in 2020 https://www.firstpos[...] 2019-08-02
_[15] 논문 Limitations and Opportunities for the Diagnostics of Solar and Stellar Magnetic Fields http://adsabs.harvar[...] Astronomical Society of the Pacific
_[16] 논문 Heat Stop Concepts http://atst.nso.edu/[...] 2013-12-10
_[17] 서적 Total eclipses: science, observations, myths, and legends http://books.google.[...]