우주기상 실황

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지자기활동

지자기활동

1. 지구 자기권(Magnetosphere)

지구 내부 외핵의 대류에 의해 생성된 지구 자기장은 태양으로부터 날라오는 전자기파 및 플라스마뿐만 아니라 우주공간에 분포하는 우주선(Cosmic ray)등 우주기상의 위험을 막아주는 훌륭한 방패 역할을 한다. 태양풍과 지구 자기권 사이의 경계면을 자기권계면(Magnetopause) 이라 하는데, 이 곳을 기준으로 그 안쪽으로는 우주기상에 의한 위험으로부터 보호받을 수 있다. 지구 자기권은 태양에서 날라오는 플라스마 및 행성간 자기장(Interplanetary Magnetic Field: IMF)에 의해 본래 구형의 쌍극자 형태가 아닌, 태양 쪽을 바라보는 면은 압축되고 반대쪽은 늘게 늘어진 모습을 가진다. 따라서, 태양풍 상태에 따라 지구 자기장은 매우 가변적이다. 태양으로부터 우주기상 현상이 발생하면 지구 자기권은 교란을 받는데, 대표적인 현상으로는 자기권계면 압축, 자기폭풍(Magnetic storm)이 있다.

2. 자기권계면(Magnetopause) 압축

태양으로부터 강한 코로나 질량방출과 고속의 태양풍이 발생하면, 우주기상의 위험을 막아주는 자기장이 평상시보다 압축된다. 자기권계면이 정지궤도보다 압축되면 정지궤도위성은 지구 자기장의 보호를 받지 못하고 태양풍의 위험에 그대로 노출된다. 위성이 자기권계면 바깥쪽에 위치하게 될 경우, 태양 고에너지입자에 의한 위성체 손상 및 통신 장애 등 위성운영의 전반적인 영역에 영향을 받을 수 있다.

3. 자기폭풍(Magnetic storm)

자기폭풍은 전 세계에 걸쳐 대규모로 지자기 변화가 일어나는 기간을 말한다. 이런 변화는 규모에 따라 수시간에서 수일에 이른다. 자기폭풍을 일으키는 직접적인 원인은 태양으로부터 유입된 다량의 플라스마가 발생시키는 전류이다. 이 전류를 환전류(Ring current)라 부른다. 이 환전류는 지구 자기장의 수평성분 세기를 급격히 감소 시킨다. 이러한 변화를 감시하는 지수로는 대표적으로 Kp지수와 Dst지수가 있다. 자기폭풍으로 인하여 지구 자기장의 세기가 급격히 감소되면 위성운영 궤도에서의 전자기 변화를 일으켜 위성체 및 위성운영에 영향을 줄 수 있고, 극항로 부근에 방사선을 유입시키는 원인이 되기도 한다. 자기장 변화의 영향이 전리층에 전달되어 GPS 위치 오차 발생 및 통신교란에 영향을 주어 위성통신, 항공운항 통신 등에 장애를 일으키기도 한다.