하나의 별인 태양

탄생

우리 은하의 구석구석과 은하 사이의 공간에는 가스와 티끌로 된 거대한 구름이 있다. 새로운 별은 가스와 티끌이 서로 뭉쳐 중력을 받아 수축하면서 만들어진다. 가스와 티끌이 수축하면 열이 발생하는데, 열의 일부는 중심부의 온도를 올린다. 마침내 중심부의 온도가 높아져 열핵융합반응이 일어나기 시작하면 에너지를 만들고 비로소 가스와 티끌을 별로서 빛나게 한다. 태양도 회전하는 티끌과 가스 덩어리에서 만들어졌다고 생각된다. 또, 이 회전하는 덩어리를 중심으로 여기저기 모여 있던 가스와 티끌 덩어리에서 행성이 생겨났다.

 

수명

태양은 중심 부근에서 수소를 헬륨으로 바꾸는 열핵융합으로 에너지를 얻는다. 이 에너지는 매우 커서 태양은 크기나 밝기의 변화가 거의 없는 상태로 100억 년 동안 빛날 수 있다. 과학자들은 지금 태양의 나이가 46억 년 정도이므로, 적어도 50억 년은 더 빛날 것으로 추정한다.

 

별의 진화 과정에서 여러 단계에 있는 별을 연구하면 태양의 남은 수명을 비교적 정확하게 예측할 수 있다. 과학자들은 지금부터 약 50억 년 뒤에는 태양의 중심은 수축해서 더 뜨거워지지만, 표면온도는 약간 내려갈 것이라고 생각한다. 높아진 중심의 온도는 수소가 헬륨으로 변하는 속도를 증가시키고, 태양이 내는 에너지의 전체 양도 높일 것이다. 태양의 바깥 부분은 5000만~6000만 km까지 팽창하게 되는데, 이 거리는 대체로 태양에서 가장 가까운 행성인 수성까지의 거리에 해당한다. 이 때 태양은 적색거성이 되며, 지구는 온도가 너무 올라가 생물이 살 수 없을 것이다. 태양이 적색 거성이 되어 열핵에너지를 모두 사용하고 나면 수축하기 시작하고, 태양이 지구 정도의 크기로 수축하여 백색왜성이 되면, 별의 일생에서 마지막 단계로 접어든다. 백색왜성이 되어 수십 억년이 지나면 모든 에너지를 다 써버려 차갑고 검은 흑색왜성이 된다. 태양이 흑색왜성이 되면 행성도 차고 검게 변한다. 그때에도 지구에 대기가 있다면 대기는 지구 표면에서 얼어 버릴 것이다.

 

태양이 지구에 미치는 영향

지구에 있는 모든 생명체는 태양의 열과 빛에 의존한다. 하지만 태양에서 오는 열과 빛의 양이 급격하게 변화한다면 생명체는 위태로워진다. 지구가 다른 행성과 달리 비교적 일정한 온도를 유지하는 것은 대기 때문이다. 지구의 대기는 태양열을 가두어두어 지구를 따뜻하게 유지한다. 대기의 이런 작용은 온실이 하는 일과 비슷하기 때문에 온실효과라고 한다. 

 

생명체는 양분도 태양에 의존하고 있다. 모든 생물은 먹이연쇄라는 과정의 한 부분을 이룬다. 먹이연쇄는 녹색식물에서 시작되는데, 녹색식물은 광합성 작용으로 영양 물질을 만든다. 광합성을 하는 동안 식물은 태양에너지와 공기 중에 있는 이산화탄소, 그리고 흙에서 얻은 물을 결합해 양분을 만든다. 식물은 이 반응의 결과로 산소를 낸다. 사람과 동물은 녹색식물이 광합성으로 만든 산소를 호흡하고, 식물이 사용하는 이산화탄소를 내놓는다.

 

햇빛은 지구의 기상현상에 커다란 영향을 미친다. 예를 들어, 햇빛은 강, 호수, 바다에서 물을 증발시키는데, 이 물은 다시 비나 눈이 되어 지표면으로 떨어진다. 물은 구름의 형태로 대기 가운데 떠 있고, 구름은 햇빛을 우주공간으로 반사한다. 

 

햇빛이 지평면과 이루는 각도, 즉 태양의 고도는 하루 중에도 시각에 따라 달라진다. 태양의 고도가 가장 높을 때는 낮 12시경이고, 이 때 태양이 남중했다고 한다. 태양이 남중하면 그림자는 가장 짧고, 지표면이 받는 에너지양은 가장 많다. 하지만 기온은 두 시간쯤 지난 뒤에 가장 높게 측정되는데, 이는 지표면과 공기가 데워지는 데 시간이 걸리기 때문이다. 

 

계절별로 보면 태양의 고도는 여름철에 가장 높고, 겨울철에 가장 낮다. 그래서 겨울이 춥다.

 

태양의 고도가 다르기 때문에 지구 대기는 불규칙하게 데워진다. 따라서 공기의 압력, 즉 기압도 차이가 생긴다. 대기는 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직이므로 바람이 불고, 날씨 변화가 생긴다.