태양은 행성 지구의 일기에 영향을 주고 또한 기후에 필수적인 역할을 한다. 세계의 기후는 태양 에너지를 지구 표면에 고르게 데워 주도록 하는 끊임없는 대기와 물의 순환의 결과로 나타난 것이다. 이제 태양은 전에 상상하지 못한 방법으로 우리의 기후에 영향을 미치고 있다. 지금은 상당히 많은 과학적 자료가 태양 흑점 활동과 지구에서의 한발과의 사이에 상관 관계가 있음을 암시하고 있다.
<재난포커스 - 김용삼 기자>

태양흑점폭발 인류재대앙을 알린다
지난 9월 27일 방송통신위원회 국립전파연구원(원장 임차식)은 오전 3시 30분에 지구 자기장 교란에 따른 ‘경계’ 등급 경보를 발령하였다.이번 지구 자기장 교란은 지난 9월 24일 발생한 태양흑점 폭발에 따라 발생한 것으로, 지구 자기장의 진출입로에 해당하는 북극과 남극 지역에 주로 영향을 미쳤다.우리나라는 위치상 극 지역에 비해 적은 영향을 받을 것으로 예상되나, 일시적인 GPS 교란·위성전파 간섭·위성궤도 오차 등이 발생할 수 있어서 방송사·통신사, 항공 및 해상 항해사, 군기관 및 위성 관리기관 등의 경계가 필요하다.

특히, 북극항로를 운항하는 항공사들의 경우 통신장애 가능성이 있으므로 항로 변경 등의 조치를 검토할 것을 당부했다.이 같은 태양흑점 폭발로 인한 경보가 올 초부터 계속 불거져 나오고 있다.지난 3월 11일 방송통신위원회 전파연구소는 태양흑점 폭발로 인한 전파통신 두절상태 경보 3단계(주의상황)(X1.2등급)를 발령했었고, 지난 8월 6일에도 흑점폭발에 의한 코로나질량방출의 영향으로 경보등급 4단계(경계상황)급 지자기 교란이 발생해 HF 통신 및 LF 항법장애, 위성위치 추적 장애, 유선 및 전력전송망 훼손 등의 각별한 주의가 요망된다고 말했었다. 전문가들은 2013년 태양 흑점 활동이 극대기에 달해 대규모 통신재난이 우려된다고 말하고 있다.

관련전문가들은 전자기유도현상에 따라 급격한 전압 교란 현상이 생길 수도 있으며 전력회사들은 예상치 못한 단전에 대비해야 한다고 지적하고 있다. 또 단파통신이나 일부 위성의 활동에 악영향을 미칠 수 있으며 결국 전파대란이 발생할 수 있다고 경고하고 있다.

태양 흑점 줄어들면 세계 각국 차가운 겨울
반면 태양의 흑점 활동이 줄어들면 세계 각국의 온도는 급격히 낮아진다. 지난 7월 영국 일간 데일리 메일 인터넷판에서는 태양의 흑점 활동이 줄어들면 영국의 평균 기온이 2℃ 정도 낮아질 수 있다고 보도했다. 이는 흑점은 태양 표면인 광구의 특정 지점에서 고온 가스의 대류를 방해하는 자기장이 형성되면 그 주변의 온도가 떨어지면서 상대적으로 어둡게 보이는 부분이다.

영국 리딩 대학의 우주환경공학과 마이크 락우드 교수의 연구팀은 영국 기상청의 자료를 이용해 지난 9300년간 태양의 활동을 조사했다. 물리학 협회가 발간한 그의 연구 결과에 따르면 태양이 향후 50년 안에 1645∼1715년에 목격된 태양의 상태로 돌아갈 확률이 10분의 1에 달한다. 이 시기는 템스강이 발틱해처럼 자주 얼어붙었던 소빙하기다. 영국의 겨울 평균 기온이 현재의 5℃에서 2.5℃ 아래로 낮아질 수 있다는 것을 의미한다.

락우드 교수는 “앞으로 수년간 영국을 비롯한 유럽이 좀 더 쌀쌀해진다면 이는 향후 수십년간 다가올 소빙하기의 전조일 수 있다”고 설명했다.지난달에는 태양의 흑점 활동이 앞으로 10년 동안 감소할 것으로 보인다는 3개의 개별적인 연구결과가 발표됐다.미국 천문학회 태양 물리학 분과회의에서 발표된 이 연구결과에서 전문가들은 11년 주기를 갖는 흑점 활동의 다음번 증가가 평소 수준에 못 미치거나 아예 이뤄지지 않을 수 있다고 전망했다.

최초 태양흑점폭발 인지 1843년
이렇듯 태양흑점폭발은 인류의 생활상에 커다란 역량을 미친다. 하지만 최초로 태양흑점폭발을 인지한 것은 1843년이었다 .독일의 화학자 쉬바베(Schwave)는 거대한 규모의 태양 흑점 활동이 규칙적인 주기로 일어난다는 것을 발견했다. 1880년대 후반에 유명한 탐험가이자 과학자인 존 파우웰(John Wesley Powell)은 초원 지대에 심한 한발이 있을 것이라고 예언하였는데, 파우웰의 예언은 무시되었으나, 1890년에 한발이 실제로 나타났었다.

파우웰은 한발과 강수의 주기가 흑점 주기로 나타나는 것 같다는 그의 관측 자료 이 외에 다른 과학적 증거를 갖고 있지는 않았다. 하지만 현대의 천문학자들은 태양의 자기장이 규칙적으로 역전한다는 사실을 알고 있다. 태양 자기장의 N극이 S극으로 매 11년마다 바뀌며 이때가 태양 흑점 극소기인데, 11년 후에 다시 역전하게 된다. 그러므로 한 주기가 완성되는데 22년이 걸리는데, 한발은 이러한 2중 태양 흑점 주기와 같은 시간 간격으로 대초원을 강타했다.

태양흑점폭발 상호 관계 원인 몰라
그러나 왜 이러한 상호 관계가 일어나는지를 이해하는 사람은 아직 없다. 과학자들은 가설을 세우기 전에 한발이 주기적으로 오랜 시간에 걸쳐 일어난다는 것을 확인할 필요가 있는데, 그것을 알아내기 위해 그들은 나무의 나이테에 주의했다. 나무토막의 단면은 매년 강수 관계를 나타내 주고 있다. 나무 줄기는 매년 성장 나이테를 더하면서 더 넓어지는데, 이러한 나이테들은 습한 해에는 일반적으로 더 넓으며, 건조한 해에는 좁다.

따라서 좁은 나이테들은 한발의 기간을 암시해 준다. 미국 서부의 넓은 초원 지역에 걸쳐 나이테에 관한 연구 결과 적어도 270년 동안에 22년 주기로 한발이 나타난다는 것을 보여 주었다.하지만 이미 지적했듯이 그 이유는 아직도 잘 모르고 있다. 다만 태양 흑점과 한발, 더 나아가 태양 흑점과 지구 기상 사이에 뚜렷한 상호 관계는 지구와 태양 사이의 복잡하고 미묘한 관계가 있다는 점을 알 수 있을 뿐이다.
이는 태양이 지구 기후에 얼마만큼 영향을 미치고 있는가를 이해하면 수긍은 가지만 확실한 원인은 아직도 이해하지 못하고 있는 실정이다.

태양 활동의 기준이 되는 상대 흑점 수의 증감과 지구의 평균 기온의 변화를 비교해 보면, 흑점 수가 많은 시기, 즉 태양 활동이 활발한 시기에는 평균 기온이 높다. 반대로 흑점 수가 적은 시기, 즉 태양 활동이 그다지 활발하지 않는 시기에는 평균 기온이 낮다. 이를테면, 17세기 중엽부터 18세기 초반에 걸쳐 약 70년 동안 상대 흑점 수가 0인 시기가 있었다. 이 시기에 런던을 흐르는 템스 강이 얼어붙어 7월까지 얼음이 남아 있었다는 기록이 있다. 이와 비슷한 현상이 14세기 초반에서 19세기에 걸친 지구의 소빙하기에 대응하고 있다.

태양 활동 지구 기후 영향 미치고 있다
태양의 밝기는 인공 위성의 관측 등으로 흑점 수의 증감에 따라 변한다는 것이 알려져 있다. 그 변화의 폭은 0.1%로서 아주 미약하지만, 태양의 밝기는 흑점 수가 많아지는 해에 밝아지고, 흑점 수가 적은 해에는 감소한다. 흑점이 많아지면 반대로 밝기가 감소하는 것으로 생각하기 쉬우나, 태양의 밝기는 흑점 주위에 있는 백반의 밝은 영역의 영향도 받는다. 그래서 흑점이 늘면 백반도 늘게 되고, 그 결과 밝기는 증가하는 것으로 생각된다. 흑점 수가 많을수록 태양은 밝아지고, 그만큼 지구에 도달하는 에너지도 많아진다. 이것으로 미루어 태양 활동이 지구 기후에 어떤 영향을 미치고 있다고 생각할 수 있다.

1989년, 미국의 마샬(Marshell) 연구소에서 발표한 마샬 리포트에서 지구 온난화의 원인을 온실 효과에 의한 것보다도 태양 활동에 있는 것 같다고 발표했다. 태양 복사량의 변동과 지구의 평균 기온의 변동 관계를 조사하여, 최근 200년간의 북반구 육지의 평균 기온과 빙하의 양을 비교하면 아주 잘 일치한다는 주장도 있다. 이것은 태양의 복사량이 많고 적음이 지구 기후 변동의 주된 요인임을 의미한다.

이처럼 하나 하나의 자료들을 비교해 봄으로써, 태양 활동의 변동과 지구 기후의 관계가 밝혀질 것이다. 그러나 그 원인에 관해서는 아직도 분명하지 않은 점이 많아, 앞으로의 연구를 통하여 해결될 것으로 기대된다.