[천문학] 연구 대상에 따른 천문학의 세부 분야1(태양 천문학, 행성천문학)

태양

태양 천문학

태양은 지구에서 빛의 속도로 8분 거리에 있으며 가장 연구가 자세하게 이루어진 항성이고 전형적인 G형 분광형을 지닌, 46억 살의 주계열성이다. 태양은 변광성으로 분류되지는 않지만 흑점 주기로 알려진, 주기적인 밝기의 변화를 보여준다. 이는 11년 주기에 걸쳐 흑점의 숫자가 변화하는 것과 관련되어 있다.
항성 또는 붙박이별은 막대한 양의 플라즈마가 중력으로 뭉쳐서 밝게 빛나는 납작한 회전타원체(Oblate spheroid) 형의 천체이다. 통상적으로는 별이라고 부른다. 플라즈마는 물리학이나 화학 분야에서 디바이 차폐를 만족하는 이온화된 기체를 말한다. 흑점은 강력한 자기장 활동과 관련되어 있으며, 태양 표면의 다른 곳에 비해 온도가 낮은 지역이다. 
태양은 나이를 먹으면서 밝기가 천천히 증가하고 있으며, 처음으로 주계열성으로 생애를 시작했을 때 비해 지금 40퍼센트 정도 더 밝다. 태양은 탄생 이후 지구의 생태계에 뚜렷한 영향을 줄 수 있을 정도로 밝기가 변해 왔다. 예를 들어 마운더 극소기로 인해 중세에 소빙기 현상이 발생했던 것으로 보인다.
우리 눈으로 볼 수 있는 태양의 바깥 표면을 광구라고 부른다. 광구 위에는 채층으로 불리는 얇은 지대가 존재한다. 채층 위에는 코로나가 형성되어 있으며, 온도는 급격하게 올라간다.
태양의 중심부에는 핵이 있으며 핵융합 작용이 일어날 정도로 매우 뜨겁고 압력 또한 크다. 중심핵 위에는 복사층이 있는데 여기서 플라즈마는 에너지 플럭스를 복사 형태로 전달한다. 복사층 위에는 대류층이 존재하는데 이곳에서는 에너지가 물리적인 가스 교환 형태를 통해 전달된다. 이러한 태양의 대류층이 자기장을 발생시키는 원인이며, 이 자기장으로 인해 태양 표면에 흑점이 생겨나는 것으로 받아들여지고 있다.

오로라

플라즈마 입자로 이루어진 태양풍은 태양으로부터 꾸준히 우주 공간으로 흘러 나와서 태양권계면까지 이어진다. 태양풍은 지구의 자기권과 반응하여 밴 앨런대를 형성하고, 지구의 자기력선이 대기로 내려와 만나는 지점에서 오로라를 형성한다.

 

 

행성천문학

https://youtu.be/5WhTIYC1q9Y

행성 천문학은 행성, 위성, 왜행성, 혜성, 소행성, 기타 태양을 공전하는 다른 천체들, 그리고 외계 행성 집단들을 연구 대상으로 다룬다. 태양계는 상대적으로 연구가 많이 이루어졌으며, 과거에는 관측 도구로 주로 망원경을 이용했으며 최근에는 우주 탐사선이 많은 역할을 하고 있다. 일련의 탐사로 인해 태양계의 형성과 진화에 관해 다양한 지식을 얻게 되었으며, 새로운 사실들이 계속하여 발견되고 있다. 탐사선이란 지구나 다른 천체를 탐사하기 위해 우주로 쏘아 올린 관측 도구를 말한다.

태양계는 내행성, 소행성대, 외행성의 세 부분으로 크게 나눌 수 있다. 내행성계로 일컫는 지구형 행성들로는 수성, 금성, 지구, 화성이 있다. 바깥쪽을 공전하고 있는 외행성계는 가스 행성들로 이루어져 있으며, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성으로 구성되어 있다. 해왕성 너머로는 카이퍼대가 존재하며, 가장 바깥쪽에는 최대 1광년에 이르는 거리까지 오르트 구름이 펼쳐져 있다. 오르트 구름은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있다고 여겨지는 가상의 천체집단을 말한다. 네덜란드의 천문학자 얀 오르트가 장주기 혜성과 비주기 혜성의 기원으로 발표하여 처음 붙여진 이름이다. 행성들은 충분한 질량을 획득한 뒤, 무거운 물질은 행성 중심부로 가라앉고 가벼운 물질은 위에 남는, 행성 분화의 과정을 겪게 된다. 이 과정을 통해 행성들의 중심에는 철이나 석질(돌의 본바탕, 또는 돌의 성질)의 중심핵이 생성되고 그 위는 보다 가벼운 물질들로 이루어진 맨틀이 형성되었다. 맨틀은 지구에서는 지각 바로 아래에 있으면서 외핵을 둘러싸고 있는 두꺼운 암석층을 말한다. 
핵 부위는 고체 또는 액체 성분을 지니고 있으며, 일부 행성의 중심핵은 고유의 자기장을 형성하는 원인을 제공한다. 이러한 자기장은 행성의 대기를 태양풍으로부터 보호하여, 벗겨져 나가지 않게 한다. 태양풍은 태양으로부터 우주공간으로 나가는 플라즈마(전자, 양성자, 헬륨 원자핵 등으로 이루어진 대전입자)의 흐름이다. 행성 분화란 밀도나 화학적 친화력 등 물리적 및 화학적 성질로 인해 천체의 물질이 여러 층으로 분리되는 현상을 말하며, 강착이나 방사성 동위원소 붕괴열로 인한 부분 용융으로 인해 발생한다. 행성들은 원시 태양을 두르고 있던 원시 행성계 원반에서 생겨났다. 중력에 의한 끌어당김, 충돌, 강착 과정을 통하여 원반에 있던 물질들은 큰 덩어리들로 자라났으며 이후 원시행성들로 진화했다. 태양풍에 의한 복사압으로 인해 덩어리로 뭉치지 못한 물질들은 쓸려나갔고, 자기가 지닌 가스 대기를 잃지 않을 정도로 무거운 천체들만 살아남았다. 복사압이란 빛이나 전자기파가 물체에 부딪히는 경우 그 표면에 미치는 압력을 의미한다. 살아남은 행성들은 계속 커지거나 또는 극심한 충돌로 인해 자기가 갖고 있던 물질을 방출하기도 했다. 이러한 극심한 충돌의 증거는 달이나 수성 등에 있는 많은 충돌구를 통해 알 수 있다. 현재 지지를 받는 이론에 따르면 이 기간에 원시행성 중 일부는 충돌 과정을 겪었을 것이다. 원시 행성(protoplanet)은 원시 행성계 원반에서 유래한 행성의 씨앗으로, 내부 가열로 인해 행성 분화가 일어난다. 원시 행성은 몇 킬로미터 크기의 미행성이 서로의 궤도를 교란하여 충돌하며, 하나의 행성으로 융합되어 가는 중간 과정의 천체로 여겨진다.