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지구대기에서 태양양성자의 전리화 효과 - 2005년 1월 20일 SEP사건에 관한 사례연구

전문가 제언: ○ 지구대기에 존재하는 우주방사선은 세 가지의 주요성분 즉, 은하우주선(GCR), 태양우주선(SCR) 및 Van Allen 방사선대의 포착입자(trapped particles: TPs)로 구성되어 있다. 1911년 V. F. Hess가 발견한 우주선(CRs)은 1차 우주선으로서 지구대기층과 충돌하여 2차 우주선을 생성시키며 2차 우주선은 양성자, 중성자 등으로서 지상에 도달한다. 특히, Van Allen 방사선대 내에는 전자, 양성자 및 저에너지의 중핵이온들이 많이 분포되어 있는데, 양성자는 태양양성자로 분류될 수 있다.

○ 기상학적으로 보통 지구대기의 구조는 대기의 수직 온도분포에 따라서 대류권(troposphere), 성층권(stratosphere), 중간권(mesosphere) 및 열권(thermosphere) 등으로 나누어진다. 특히, 성층권에 존재하는 오존(O3)층은 인체에 유해한 파장 200∼300nm인 자외선(UV)을 거의 흡수한다. 여기서, N2 및 O2는 O3 생성의 촉매이기 때문에 SEPs에 의한 극 대기전리화에서 생성되는 NO 및 OH 분자가 성층권과 중간권에서 광화학 체계를 교란시킨다는 사실을 유념할 필요가 있다.

○ 플레어(flare)는 태양의 채층(chromosphere)이나 코로나(corona) 하층부에서 돌발적으로 막대한 에너지를 방출하는 현상으로 태양흑점 근처에서 발생한다. X-선 플레어에서 X-선은 지구대기의 열권 내에서 전리층(ionosphere)과 충돌하여 전자밀도를 크게 증가시켜 델린저(Derringer) 현상을 일으키기도 한다. 특히, 플레어가 발생할 때는 전자기파뿐만이 아니라 고속 양성자나 전자 및 헬륨원자핵(He++) 등이 방출되며 그들이 지구대기에 진입함으로써 우주선의 이상증가로 관측될 수도 있다.

○ 문헌조사에 의하면, 1972년 8월 4일 가장 큰 태양강력입자(SEP) 사건이 제22차 태양사이클 동안에 시작되었으며 태양플레어(solar flare)가 관측되고 40분 내에 주목할 만한 양의 고에너지 양성자선속이 1AU 지점에 도착하기 시작했다. 우주연구와 관련하여, 국내(서울대와 경희대) 연구팀이 이른바 감마선폭발(gamma-ray burst: GRB) 현상에 관한 국제공동연구에 참여하고 있기 때문에 SEP 사건 관련연구 역시 국내 연구팀이 선진국과의 국제공동연구로 수행할 수도 있을 것으로 사료된다.

저자: A.L. Mishev et al.
자료유형: 학술정보