흑점극소기

그림 1.흑점극대기 때와 흑점극소기 때의 태양 모습. 오른쪽이 극소기 때와 가까운 2005년 1월에 촬영한 모습이다.(출처: )

태양 흑점주기의 한 주기 동안 흑점의 수가 최소인 시기이다. 태양의 활동성을 나타내는 태양흑점수 혹은 태양흑점의 면적은 주기적으로 변하는데, 그 값이 최소가 되는 시기를 의미한다. 태양흑점의 수가 11년을 주기로 증가하였다가 감소하므로, 흑점극소기도 11년 주기로 나타난다(그림 1 참조). 극대기를 포함한 다른 시기와 비교하면, 상대적으로 극소기 때는 지구의 자기장이 거의 교란되지 않기 때문에 오로라 같은 지자기 활동이 자주 일어나지 않는다. 11년보다는 훨씬 긴 기간 동안에 걸쳐, 흑점수가 매우 적은 기간을 광범위 흑점극소기라고 한다. 광범위 흑점극소기는 지구 기온이 평균보다 떨어지는 소빙기와 대략 일치한다.

그림 2. 태양주기 21, 22, 23의 활동성 지수. 태양흑점 관측, 태양복사량, 플레어, 전파10.7 지수 모두 일관되게 극대기와 극소기가 일치하는 것을 볼 수 있다.(출처: )

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그림 3. 태양흑점의 발생 위치를 시간에 따라나타낸 나비도. 나비도를 보면 태양흑점의 극대기 때 태양흑점의 발생 위치가 10°인 반면 극소기 때는 0° 주변과 30° 주변에서 겹치게 나타남을 알 수 있다.(출처:)

나비도(butterfly diagram)에 의하면 태양활동주기가 처음 시작될 때에는 태양흑점이 30°에서 발생하고, 흑점극대기 때에는 10°에서 주로 발생하면 흑점극소기 때가 되면 적도 지역에서 발생한다(그림 3). 따라서, 흑점극소기 때는 적도 주변에 발생하는 태양흑점과 30°에서 발생하는 다음 주기의 태양흑점이 섞여 나타나게 된다.

흑점주기가 새롭게 시작한다고 할 수 있는 흑점극소기에 해당하는 해를 흑점주기 1부터 24까지 나열하면 1755년, 1766년, 1775년, 1784년, 1798년, 1810년, 1823년, 1833년, 1843년, 1855년, 1867년, 1878년, 1890년, 1902년, 1913년, 1923년, 1933년, 1944년, 1954년, 1964년, 1976년, 1986년, 1996년, 2008년이다.

그림 4. 태양 활동성을 탄소 동위원소 C14를 이용하여 복원한 결과. 큰규모의 극대기와 극소기가 잘 나타난다.(출처: )

태양흑점의 변동성은 11년 주기성 외에 글라이스버그주기(Gleissberg cycle)나 드브리스주기(de Vries cycle)와 같은 장주기 주기성이 있다고 알려져 있다. 관련하여 울프극소기(Wolf minimum), 스푀러극소기(Sporer minimum), 돌튼극소기(Dalton minimum), 오트극소기(Oort minimum), 몬더극소기(Maunder Minimum) 등이 나타난다(그림 4 참조).

몬더극소기를 포함한 태양 활동의 광범위 극소기는 평균 기온보다 낮은 소빙기(little iceage)와 시기적으로 대략 일치한다. 일반적으로 태양흑점이 많을 때 백반(facula) 수가 많아져서 지구로 입사되는 에너지가 증가하고 결과적으로 지구 대기의 온도를 높인다고 알려져 있기 때문에 태양흑점이 없는 극소기 때 지구의 기온이 평년 기온보다 낮을 것이라고 설명할 수 있다. 유럽을 비롯하여 우리나라의 경우에도 몬더극소기(Maunder Minimum) 동안 소빙기의 특징이 기록으로 남아 있다.