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천체물리/우주론
Q.태양빛의 복사는 어떤 특성을 가지나요?
2010-02-23
A.일단 태양으로부터 오는 전자기파에 대하여 이야기하렵니다. 빛과 같은 전자기파를 내는 것을 복사라 합니다. 복사에는 그 기원에 따라 열적 복사와 비열적 복사로 나눌 수 있습니다.
열적 복사는 그 물체의 온도에 따른 고유의 복사로 별과 같은 천체는 프랑크 법칙이 적용되는 거의 흑체와 가까운 복사를 보입니다. 프랑크 법칙은 일정한 온도를 갖는 흑체에서 복사되는 전자기파의 파장에 따른 에너지 분포를 결정하는 법칙입니다. 이 법칙에 따르면 온도에 따라 최대 복사 세기를 갖는 전자기파의 파장은 변하게 되는데 온도가 높을 수록 짧은 파장의 빛 쪽으로 이동합니다. 다시 말하면 온도가 높아 질 수록 물체의 색은 빨강에서 흰색을 거쳐 푸른색이 됩니다. 그렇다고 해도 물체의 온도에 따라 그 파장의 빛만 복사되는 것이 아니고 모든 파장의 빛이 다 복사되는데 그 세기가 온도에 따라 분포를 달리한다는 것입니다. 태양도 마찬가지로 이러한 열적 복사가 대부분을 차지하고 있고, 특히 눈으로 보이는 파장 범위에서는 이러한 열적 복사가 대부분을 차지하고 있어서 태양 빛의 세기가 그렇게 크게 변하지 않는 것입니다. 태양의 경우 5200 옹스트롬의 빛이 세기가 최대가 되어 태양이 노란색의 별로 보이며, 지구는 약 10마이크론의 빛 (적외선)이 최고 세기가 됩니다.
비열적 복사는 자기력선이나, 강한 중력 등에 의하여 에너지를 방출하는 것으로 온도와 상관없이 자기력선이나 중력의 세기 혹은 그 밀도에 따라 서로 다른 복사의 세기와 파장을 보입니다. 이를테면 태양 표면에 플레어가 폭발하면 전파, x선 영역에서 복사의 세기가 갑자기 증가합니다. 이런 것이 비열적 복사입니다. 태양의 복사에는 특히 전파와 x선 영역에서 비열적 복사가 많아 나타납니다. 태양의 전파영상이나 x선 영상을 보면 우리가 가시영역에서 보는 태양의 모습과는 완전히 다른 모습을 보입니다. 이 모습은 시간에 따라 매우 급격하고 빠르게 변화하는 모습을 보이는 경우가 있습니다.
또 한가지 태양으로부터 복사되는 것이 입자들이 있습니다.
아참 흑체에 대한 설명이 빠졌네요. 흑체는 온도에 따라 전자기파를 방출하거나 흡수하는 물질 중에서 파장에 따라 선택적으로 흡수 혹은 방출하지 않고 모든 파장의 전자기파를 흡수 또는 방출 (연속스펙트럼)할 수 있는 가상적인 물체입니다. 일반적인 물체는 물체의 구성 성분에 따라 선택적으로 흡수 (흡수스펙트럼)하거나 방출 (방출스펙트럼, 혹은 휘선 스펙트럼)합니다. 자연계에서는 별이 흑체에 가깝습니다
열적 복사는 그 물체의 온도에 따른 고유의 복사로 별과 같은 천체는 프랑크 법칙이 적용되는 거의 흑체와 가까운 복사를 보입니다. 프랑크 법칙은 일정한 온도를 갖는 흑체에서 복사되는 전자기파의 파장에 따른 에너지 분포를 결정하는 법칙입니다. 이 법칙에 따르면 온도에 따라 최대 복사 세기를 갖는 전자기파의 파장은 변하게 되는데 온도가 높을 수록 짧은 파장의 빛 쪽으로 이동합니다. 다시 말하면 온도가 높아 질 수록 물체의 색은 빨강에서 흰색을 거쳐 푸른색이 됩니다. 그렇다고 해도 물체의 온도에 따라 그 파장의 빛만 복사되는 것이 아니고 모든 파장의 빛이 다 복사되는데 그 세기가 온도에 따라 분포를 달리한다는 것입니다. 태양도 마찬가지로 이러한 열적 복사가 대부분을 차지하고 있고, 특히 눈으로 보이는 파장 범위에서는 이러한 열적 복사가 대부분을 차지하고 있어서 태양 빛의 세기가 그렇게 크게 변하지 않는 것입니다. 태양의 경우 5200 옹스트롬의 빛이 세기가 최대가 되어 태양이 노란색의 별로 보이며, 지구는 약 10마이크론의 빛 (적외선)이 최고 세기가 됩니다.
비열적 복사는 자기력선이나, 강한 중력 등에 의하여 에너지를 방출하는 것으로 온도와 상관없이 자기력선이나 중력의 세기 혹은 그 밀도에 따라 서로 다른 복사의 세기와 파장을 보입니다. 이를테면 태양 표면에 플레어가 폭발하면 전파, x선 영역에서 복사의 세기가 갑자기 증가합니다. 이런 것이 비열적 복사입니다. 태양의 복사에는 특히 전파와 x선 영역에서 비열적 복사가 많아 나타납니다. 태양의 전파영상이나 x선 영상을 보면 우리가 가시영역에서 보는 태양의 모습과는 완전히 다른 모습을 보입니다. 이 모습은 시간에 따라 매우 급격하고 빠르게 변화하는 모습을 보이는 경우가 있습니다.
또 한가지 태양으로부터 복사되는 것이 입자들이 있습니다.
아참 흑체에 대한 설명이 빠졌네요. 흑체는 온도에 따라 전자기파를 방출하거나 흡수하는 물질 중에서 파장에 따라 선택적으로 흡수 혹은 방출하지 않고 모든 파장의 전자기파를 흡수 또는 방출 (연속스펙트럼)할 수 있는 가상적인 물체입니다. 일반적인 물체는 물체의 구성 성분에 따라 선택적으로 흡수 (흡수스펙트럼)하거나 방출 (방출스펙트럼, 혹은 휘선 스펙트럼)합니다. 자연계에서는 별이 흑체에 가깝습니다