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우주기상 실황

지자기활동

1. 지구 자기권(magnetosphere)

지구 자기권은 대기의 최상부로서 자기장 에너지가 대기의 열운동 에너지보다 커서 입자들이 지구 자기장에 의해 지배되는 공간을 말한다. 지구 자기장은 태양으로부터 지구로 유입되는 고에너지 하전입자 뿐만 아니라 태양계 밖에서 유입되는 은하우주선(galactic cosmic ray)등 우주 위험기상으로부터 지구의 생명체와 자산을 보호해주는 역할을 한다. 태양풍과 지구 자기권 사이의 경계면을 자기권계면(magnetopause) 이라 하는데, 이곳을 기준으로 그 안쪽은 우주기상에 의한 위험에 상대적으로 안전한 영역이다. 지구 자기권은 태양풍에 의해 태양 쪽을 바라보는 면은 압축되고 반대쪽은 길게 늘어진 모양을 가지며 태양풍의 세기에 따라 지구 자기장은 항상 가변적이다.

2. 자기권계면(magnetopause) 압축

태양으로부터 강한 코로나 질량방출이나 고속 태양풍이 발생하면 지구자기장이 평상시보다 압축되게 된다. 자기권계면의 위치가 위성의 정지궤도보다 더 압축되면 정지궤도기상위성은 지구 자기장의 보호를 받지 못하고 태양풍의 위험에 그대로 노출된 상태가 된다. 이러한 경우에는 태양 고에너지입자에 의한 위성체 손상이나 오작동, 위성통신 장애 등이 발생할 수 있다.

3. 자기폭풍(magnetic storm)

자기폭풍은 전 세계에 걸쳐 대규모로 지자기에 심한 교란이 발생하는 현상이다. 이런 변화는 규모에 따라 수 시간에서 수일 동안 지속된다. 자기폭풍을 일으키는 직접적인 원인은 태양으로부터 유입된 다량의 플라즈마가 발생시키는 전류이다. 이 전류를 환전류(ring current)라 부른다. 이 환전류는 지구 자기장의 수평성분 세기를 급격히 감소시킨다. 지구 자기장 변화를 감시하는 지수로는 대표적으로 Kp지수와 Dst지수가 있다. 자기폭풍으로 인하여 지구 자기장의 세기가 급격히 변동하게 되면 위성궤도에서의 전자기적 변화가 일어나 위성체 및 위성운영에 영향을 줄 수 있다. 지구자기장 변화는 전리층에도 영향을 주어 GPS 위치 오차 발생, 통신교란 등 일시적인 장애가 나타날 수 있다.