지금 우리가 쬐고 있는 햇볕이 사실 10만 년 전 태양 중심에서 만들어진 빛이라는 걸 아십니까? 지구까지 오는 데는 고작 8분밖에 안 걸리는데, 정작 태양 내부에서 표면까지 탈출하는 데만 수십만 년이 걸린다는 사실을 처음 알았을 때 저는 솔직히 믿기지 않았습니다. 지금 내 피부에 닿는 에너지가 원시인 시대부터 여행해 온 결과물이라니, 묘하게 낭만적이기도 하죠!!!
하지만 2026년인 지금, 태양은 마냥 낭만적이지만은 않습니다. 2024년과 2025년을 거치며 태양은 이미 여러 차례 강력한 플레어를 쏘아 올리며 경고를 보냈고, 드디어 올해들어 그 활동이 정점에 달해 표면전체에 흑점이 우글우글한 상태입니다. 본격적인 '태양 극대기'의 한복판에 서 있는 지금, 우리는 왜 저 거대한 불덩어리의 분노를 예의주시해야 할까요? 10만 년의 여행을 끝내고 막 지구에 도착한 저 빛의 이면에 숨겨진 시한폭탄 같은 시나리오를 지금부터 파헤쳐 보겠습니다.
1.태양 내부에서 10만 년, 지구까지 8분
태양 중심부의 핵융합로(核融合爐)는 온도가 무려 1,500만 도에 달합니다. 여기서 핵융합이란 수소 원자핵들이 엄청난 압력과 열로 뭉쳐져 헬륨으로 변하면서 막대한 에너지를 방출하는 과정을 말합니다. 이 과정에서 만들어진 빛은 우주로 나가기 위해 태양 내부를 통과해야 하는데, 문제는 태양 내부 물질이 너무 빽빽하다는 점입니다.
빛은 원래 직진하지만 태양 내부에서는 수없이 많은 입자들과 부딪히며 방향을 계속 바꿉니다. 마치 사람 잔뜩 모인 명동 한복판에서 출구를 찾으려는 것처럼, 빛 입자 하나가 표면까지 도달하는 데 짧게는 10만 년, 길게는 30만 년이 걸린다고 합니다(출처: 한국천문연구원). 제가 이 사실을 처음 알았을 때는 "그럼 지금 내가 받는 햇볕은 원시인 시대부터 여행해온 빛이구나" 싶어서 묘하게 낭만적으로 느껴졌습니다.
반면 태양 표면을 벗어난 빛은 진공인 우주 공간을 단 8분 만에 1억 5천만 km를 날아와 지구에 도착합니다. 태양 입장에서는 "드디어 나왔다!" 하고 표면을 벗어나면 바로 우리 눈에 들어오는 셈이죠. 이 극단적인 시간 차이가 태양이라는 별의 내부 구조가 얼마나 복잡하고 밀도가 높은지 보여줍니다.
2.지구보다 큰 '뽀드락지', 흑점의 정체
태양 표면을 관측하면 검은 점들이 보이는데, 이게 바로 흑점(sunspot)입니다. 흑점이란 태양 표면에서 주변보다 온도가 낮아 어둡게 보이는 영역으로, 강력한 자기장이 열 전달을 방해해 생기는 현상입니다. 제가 처음 흑점 사진을 봤을 때는 "저 작은 점이 뭐가 대수야" 싶었는데, 알고 보니 하나의 흑점 크기가 지구 전체보다 큽니다. 태양을 사람 얼굴에 비유하면 지구만 한 여드름이 툭툭 나 있는 셈입니다.
흑점이 검게 보이는 이유는 온도 차이 때문입니다. 태양 표면(광구)은 보통 약 6,000도인데, 흑점 부위는 4,500도 정도로 낮습니다. 이 온도 차이는 자기장 때문에 발생합니다. 태양 내부 대류층에서 뜨거운 플라즈마가 위로 올라와야 하는데, 강한 자기장이 이 흐름을 방해하면서 열 전달이 막히는 것입니다. 그 결과 해당 부위가 상대적으로 차갑고 어둡게 보입니다.
흥미로운 점은 흑점이 항상 쌍(N극-S극)으로 나타난다는 사실입니다. 흑점 위로는 코로나 루프(coronal loop)라는 아치형 자기장 구조가 형성되는데, 이게 마치 라스베가스 야경처럼 아름답게 빛나는 모습으로 관측됩니다. 저는 이 사진을 처음 봤을 때 "우주에서도 파티하네" 싶을 정도로 화려했습니다. 하지만 이 아름다운 구조가 바로 태양폭발의 화약고입니다.
3.태양이 재채기하면 지구가 감기 걸린다
태양폭발은 크게 두 가지로 나뉩니다. 하나는 태양플레어(solar flare)로 X선 같은 강한 전자기파가 순식간에 방출되는 현상이고, 다른 하나는 코로나물질방출(CME, Coronal Mass Ejection)로 자기장에 묶인 플라즈마 덩어리가 우주 공간으로 뿜어져 나가는 현상입니다. 여기서 CME란 태양 코로나층의 물질이 자기장과 함께 뚝 떨어져 나가 초속 2,000km 속도로 우주를 날아가는 거대한 자기 폭풍을 의미합니다.
1859년 캐링턴 이벤트(Carrington Event)는 인류 역사상 관측된 가장 강력한 태양폭발입니다. 당시 천문학자 리처드 캐링턴이 태양 흑점을 스케치하던 중 갑자기 번쩍하는 빛을 목격했고, 그 다음날 지구 전역에서 전신주에 불꽃이 튀고 멕시코까지 오로라가 관측되는 초유의 사태가 벌어졌습니다(출처: 미국 NASA). 당시 노동자들이 새벽에 하늘이 너무 밝아서 아침으로 착각하고 일어났다는 기록도 있습니다.
만약 캐링턴급 폭발이 지금 일어나면 어떻게 될까요? 2022년 스페이스X의 스타링크 위성 49기 중 40기가 태양폭발 여파로 추락한 사건이 있었는데, 그때도 비교적 작은 폭발이었습니다. 본격적인 대형 폭발이 오면 GPS 신호 끊김, 항공·해상 내비게이션 마비, 전력망 과부하로 인한 대규모 정전이 발생할 수 있습니다. 저는 개인적으로 가장 무서운 시나리오가 핵무기 시스템 오작동이라고 봅니다. 자기장 교란으로 미사일 궤도가 엉뚱한 곳으로 틀어지거나, 조기경보 시스템이 오작동해 공격으로 오인하는 상황 말입니다.
4.지구를 지키는 보이지 않는 방패
다행히 지구에는 자기장이라는 천연 보호막이 있습니다. 지구 자기장(geomagnetic field)은 지구 외핵의 액체 철과 니켈이 대류 운동을 하면서 만들어지는 거대한 전자기 방어막으로, 태양에서 날아오는 고에너지 입자들을 대부분 튕겨냅니다. 이 자기장이 없었다면 태양풍이 지구 대기를 수백만 년에 걸쳐 깎아먹어 화성처럼 황량한 행성이 되었을 것입니다.
화성은 과거에 자기장이 있었지만 크기가 지구의 절반밖에 안 돼 중력이 약했고, 결국 태양풍에 자기장이 벗겨지면서 대기까지 모두 날아갔습니다. 금성은 자전 속도가 너무 느려(한 바퀴 도는 데 243일) 자기장 생성이 제대로 안 됩니다. 수성은 크기가 작아 자기장이 약합니다. 결국 암석 행성 4개(수성, 금성, 지구, 화성) 중 유일하게 지구만이 튼튼한 자기장을 유지하고 있습니다.
지구 자기장이 태양폭발을 막아주는 원리는 간단합니다. 고에너지 입자들이 자기장 선을 따라 흐르다가 극지방으로 모이게 되는데, 이때 대기와 충돌하며 빛을 내는 게 바로 오로라입니다. 2024년 5월에는 강원도에서도 오로라가 관측됐는데, 이는 태양폭발 강도가 워낙 세서 자기장이 평소보다 낮은 위도까지 교란됐기 때문입니다. 조선왕조실록과 고려사에도 '적기(赤氣)'라는 이름으로 오로라 관측 기록이 200건 넘게 남아 있습니다. 우리 조상들도 하늘에서 붉은 기운을 보며 "저게 뭐지?" 싶었을 텐데, 그게 바로 태양의 분노였던 셈입니다.
2026년은 제25태양주기가 극대기를 맞는 해입니다. 흑점이 최대로 늘어나고 폭발도 가장 활발해지는 시기라는 뜻입니다. 실제로 태양 관측 위성 데이터를 보면 지금 태양 표면에 흑점이 우글우글합니다. 솔직히 저는 "언제 터질지 모르는 시한폭탄 위에 살고 있구나" 하는 생각이 들었습니다. 다행히 과학자들은 NASA를 비롯한 각국 우주기관과 협력해 준실시간으로 태양을 모니터링하고 있고, 한국천문연구원도 2024년 코덱스(CODEX) 망원경을 발사해 코로나 관측에 참여하고 있습니다. 태양을 완전히 막을 수는 없지만, 미리 예측해서 인공위성 궤도를 조정하거나 전력망을 일시 차단하는 식으로 피해를 최소화할 수는 있습니다. 결국 태양과 평화롭게 공존하려면 태양을 더 잘 이해하는 수밖에 없다는 게 제 생각입니다.