23.7. Galactic Cosmic Radiation
더 일반적으로 *은하 우주선(GCR, Galactic Cosmic Rays)으로 알려진 은하 우주 복사(Galactic Cosmic Radiation)는 멀리 떨어진 *초신성이 *하전 입자, 무거운 이온, 양성자 및 전자를 내부 태양권으로 비처럼 쏟아낸 결과입니다. GCR의 풍부함은 태양 주기에 반비례합니다. 흑점 극대기에서, 태양풍 흐름이 난류이고 강할 때, GCR 플럭스(flux)는 억제되어 낮아집니다. 흑점 극소기에서, GCR 플럭스는 지구 근처 환경에서 약 30% 증가합니다. 고에너지 GCR이 지구 대기에 진입할 때, 지구 표면으로 오는 중성자를 포함한 다양한 2차 입자를 야기하는 연쇄적 상호작용을 만들어냅니다.
23.8. Geomagnetic Storms
지자기 폭풍은 태양풍과 상호 작용하는 지구의 자기장에 대한 강한 교란입니다. 이러한 폭풍은 많은 활동, 과학적 시스템(technological system) 및 중요 인프라에 문제를 내놓습니다. 지구 자기장의 위상은 폭풍의 진행 과정에서 변하는데, 지구 근접 시스템이 태양으로부터의 에너지 충격에 적응하려고 시도하기 때문입니다. *CME와 이를 일으키는 충격은 종종 원인 물질이며, 지자기장을 방해 상태로 만들 수 있습니다.
에너지가 넘치는 지자기장의 가장 명백하고 아마도 유일하게 만족스러운 속성은 *오로라(aurora) 일 것입니다. 지자기 폭풍은 오로라를 밝게 하고, 오로라를 적도 방향으로 움직이도록 하는 경향이 있습니다.
지자기 폭풍의 지속 기간은 보통 며칠 정도입니다. 가장 강한 폭풍은 거의 1주일 동안 지속될 수 있습니다. 일련의 CME는 지구를 향해 뿜어져 나오는 추가적인 에너지와 관련되어 오랫동안 지속되는 교란 기간(disturbed period)을 유발할 수 있습니다.
비록 지자기 폭풍의 빈도가 태양 주기를 반영하지만, 자세히 보면 이원적 분포를 볼 수 있습니다. 흑점 극대기에서 잦은 CME로 인해 많은 폭풍이 군집화되며, 고속의 태양풍으로 인해 다시 쇠퇴(감소)기(declining phase)를 맞이하게 됩니다. 일반적으로, 가장 강력한 폭풍은 흑점 극대기에 가까운 시기에 발생하며, 약한 폭풍은 쇠퇴기에서 발생하게 됩니다.
23.9. Solar Radiation Storms
태양 복사 폭풍은 주로 양성자인 대량의 하전 입자가 태양에서 또는 태양 근처에서 과정에 의해 가속된 다음, 하전 입자로 지구 근처 환경을 덮을 때 발생합니다. 이러한 입자는 인간에게 방사선량의 증가를 야기시키고, 전자공학에서 단일 이벤트 업셋(single-event upset)의 가능성을 증가시킵니다. 지구 자기장과 대기는 이 복사로부터 약간의 보호(protection)를 제공하지만, 고도, 위도, 자기장의 강도 및 방향에 따라 보호가 감소될 수 있습니다. 지구의 극지방은 이러한 하전 입자들에게 가장 개방(open)되어 있습니다. 극지방의 자기장 선(magnetic field line)은 수직으로 아래쪽으로 뻗어 지구 표면을 가로지릅니다. 이로 인해 입자들이 자기장 선을 따라 나선형으로 흐르게 하고 대기로 침투하여 이온화를 증가시킵니다.
지구에서 복사 증가의 중요성과 관련된 중요한 요소는 태양 양성자의 에너지 분포입니다. 다양한 에너지의 양성자는 태양에서 분출하는 지점과 태양과 지구 사이의 자기적 연결의 함수(function)로 지구를 덮을 것입니다. 고에너지 양성자는 인간에게 우려되는 방사선량 증가를 유발합니다. 낮은 에너지의 양성자는 인간에게 거의 영향을 미치지 않지만, 극지방 전리층에는 심각한 영향을 미칩니다.
태양 복사 폭풍의 지속 시간은 태양 폭발의 크기뿐만 아니라 양성자의 에너지 정도의 함수(function)입니다. 규모는 크지만 에너지가 낮은 이벤트(event)의 경우 기간이 1주일 동안 지속될 수 있습니다. 에너지가 높은 이벤트(event)는 몇 시간 동안만 지속될 수 있습니다. 지구 근처의 하전 입자의 가속과 전파(propagation)에 기여하는 많은 요인들이 있기 때문에 태양 복사 폭풍의 지속 시간은 매우 다양할 것입니다. 태양 복사 폭풍은 태양 주기의 어느 지점에서나 발생할 수 있지만 흑점 극대기 전후에서 가장 흔합니다.
- 은하 우주선(GCR, Galactic Cosmic Rays), 초신성(supernovae), 하전 입자(charged particle), 코로나 질량(물질) 방출(CME, Coronal Mass Ejection) : https://jicho9597.tistory.com/196 참조.
- 오로라 (aurora) : https://jicho9597.tistory.com/197 참조.
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 23-3~5 해석