지자기 폭풍은 강력한 태양폭발이 지구 자기장을 교란하는 현상으로, 미국해양대기청(NOAA) 우주기상예측센터(SWPC)에서 가장 약한 G1부터 최고 강한 G5까지 중 등급을 정한다.
지자기 폭풍이 지구 자기권과 전리권 및 고층대기에 변화를 주고, 이는 인공위성의 기기 손상 및 오작동, 궤도변이 등을 유발할 수 있다.
이 결과는 자칫 통신교란, GPS 오차, 지상 전력망 손상 등 사회·경제적 피해를 초래하거나, 우주에서 활동하는 인원은 물론 극항로를 운항하는 비행기와 승객의 안전도 위협하는 요소다.
때문에에 우주날씨 변화로 발생하는 위험요소를 예측하고 대비하기 위해 태양 활동을 예측하고 우주날씨를 관찰하는 연구가 세계적으로 진행 중이다.
태양활동 극대기 지자기폭풍 분석
한국천문연구원(이하 천문연)이 11년주기 태양활동 극대기를 맞아 지난해 태양 지자기 폭풍 현상 분석결과를 내놔 주목받고 있다.
태양은 극대기를 중심으로 자기장이 강해지고 표면의 흑점 활동이 활발해진다.
이런 가운데 천문연은 지난해 5월 10일부터 12일까지 발생한 G5급 지자기 폭풍을 위성 및 지상 관측시스템으로 관측하고 원인과 물리적 메커니즘을 종합 분석했다.
지난해 5월 발생한 지자기 폭풍은 21년 만에 가장 강력한 G5급을 기록했다. 또 지난 1일에는 G4급이 발생하기도 했다.
천문연 분석결과 지난해 5월 지자기 폭풍은 태양 활동영역 13664와 13668의 복잡한 자기장 구성에서 비롯된 X급 플레어와 여러 번의 코로나질량방출(CME)이 원인인 것으로 확인됐다. 태양의 플레어 강도는 A, B, C, M, X급으로 구분하며, X급이 가장 강하다.
연구팀은 지난해 5월 9일에 발생한 X2.2급 플레어가 주요 CME를 발생시켰고, 이것이 이전 발생한 CME와 합쳐져 강력한 태양풍을 만들어 지구 궤도에 도달한 것으로 파악했다.
이로 인해 지구 자기권이 강하게 압축되고 남쪽으로 향한 행성간 자기장과 지구 자기장 사이 강력한 자기 재연결이 발생함에 따라 지구 고위도 상층 대기에 에너지 유입이 증가하며 열권이 가열됐고 전리권 전자밀도 변화도 발생했다.
연구팀은 남극 장보고과학기지와 영천 보현산천문대에서 운영 중인 천문연 전천카메라로 오로라를 관측하고, 거창 감악산에 설치한 중성자모니터로 우주방사선 유입 변화를 확인했다.
천문연 곽영실 책임연구원은 “G5급 지자기 폭풍을 다각도로 분석해 태양과 지구 자기권의 상호작용은 물론 전 지구적 영향과 메커니즘을 파악했다”며 “이는 올해 태양활동 극대기를 맞아 우주날씨 변화를 이해하고 대비책을 마련하느느데 기초자료가 될 것”이라고 설명했다.
한편, 천문연은 한국우주과학회, 한국천문학회와 협력해 오는 15일까지 본원에서 ‘태양우주환경 워크숍’과 ‘겨울학교’를 열고 우주날씨 예측에 관한 최신 연구동향을 교류한다.
