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Mar 03. 2024
연문위키 - 13편. 절대적이고 상대적인 온도⑤
5) 태양이 빛을 만드는 방법
그런데 태양은 어떻게 끊임없이 빛을 만들어 낼까요?
여러 번 말씀드린 것처럼 태양의 75%는 수소가 차지해요. 그리고 수많은 수소와 수소 사이에는 서로 당기는 힘인 중력(gravity)의 힘이 작용합니다. 중력에 의해 모여든 수소는 하나로 합쳐지면서 남은 에너지를 밖으로 방출합니다. 그 에너지를 통해 온도가 올라가고, 바깥쪽으로 열이 발생하게 되죠. 그 열 때문에 하나로 합쳐진 수소는 팽창하려고 하지요. 이때 중력에 의해 수축하려는 힘과 핵력에 의해 팽창하려는 힘이 균형을 이루게 되면 안정된 구조가 되는데, 이게 바로 태양입니다.
수축(收縮(거둘(수), 오그라들(축)), shrinkage) : 크기, 부피, 규모 따위가 작아지는 것. 인체의 근육이 긴장하여 길이가 짧아지는 것도 수축한다고 합니다.
가정 안정된 상태의 원자인 철(Fe). 원소번호는 26번이다. 수소를 포함한 모든 물질은 원자로 이루어져 있어요. 원자의 원자핵은 (양성자와 중성자의 비율에 따라 차이가 있지만) 항상 불안정한 상태이며, 안정된 상태로 바뀌려는 성질이 있어요. 주기율표 상 원자번호 26번인 철(Fe)은 핵융합으로 만들어질 수 있는 가장 무거운 원소이자, 가장 안정된 상태의 원자입니다. 그래서 철은 모든 원자들의 목표이기도 해요. 따라서 26번 이하의 원자들은 크기를 늘려서 철(Fe)이 되려고 하고, 26번보다 번호가 큰 원자는 크기를 줄여서 철(Fe)이 되기를 원합니다. 26번 미만 원자가 크기를 늘리려는 것을 융합한다고 하고 26번 초과 원자가 크기를 줄이려는 것을 분열한다고 합니다.
융합(融合(화할(융), 합할(합)), convergence) : 서로 다른 종류의 것이 한 가지 상태로 결합하는 것)
분열(分裂(나눌(분), 찢을(열)), split) :찢어져 나뉘는 것
주기율표 상 자연상태에서 가장 번호가 큰 것은 92번 우라늄(U)입니다. 물론 92번보다 큰 것도 있는데 이는 인공적으로 합성된 것이에요. 현재까지 발견되거나 합성한 원자는 총 118번까지 존재합니다. 자연상태에서 가장 번호가 큰 우라늄이 크기를 줄여서 철이 되는 과정을 핵분열이라고 부릅니다. 이때 에너지가 막대하게 나오는데, 이러한 핵분열 반응을 통해 얻게 되는 에너지를 이용하는 것이 원자력 발전이지요. 원자 폭탄도 이러한 원리에 의해 만들어졌어요.
주기율표 - 92번이 우라늄이고, 1번이 수소이다.하지만 반대로 가장 가벼운 물질인 수소가 융합하여 에너지를 만드는 과정을 '수소핵융합반응'이라고 부르는데, 이것이 바로 태양이 빛을 내는 과정입니다. 엄청난 힘에 의해 수소 원자 4개를 강제로 결합시키면, 수소 원자가 결합하면서 헬륨(He)이라는 새로운 원자가 됩니다. 이 과정에서 남게 되는 에너지를 이용해서 빛을 내는 거예요.
수소핵융합 반응식. 간단하다.물론 수소핵융합반응은 자연 상태에서 저절로 되지는 않아요. 어어어어어엄청난 힘을 통해 강제로 융합을 시켜야 하기 때문이죠. 아직까지 현재의 기술력으로는 수소핵융합반응을 통해 전기를 만들 수는 없다고 해요. 하지만 가장 주목받는 기술 중 하나라고 합니다. 인공 태양을 만들 수 있다면, 에너지에 대한 문제는 거의 해결될 수 있으니까요. 참고로 수소핵융합반응 기술을 응용하여 폭탄은 만들었는데, 이를 수소폭탄이라고 해요.
태양과 별의 차이를 아시나요?
우주에 존재하는 수많은 별들은 사실 모두 태양과 같은 존재입니다. 다시 말해 태양은 지구 가까이에 있는 별이에요. 그러니까 밤하늘에 반짝이는 별은 모두 빅뱅 때 만들어진 수소들이 융합해서 핵력과 중력이 평형을 이룬 상태에서 빛을 내고 있는 것에요. 저마다의 자리에서 말이에요.
센타우루스 자리에 위치한 프록시마 별은 태양다음으로 가까운 별이다. 태양은 지구와 대략 1억 4,960만 킬로미터 떨어져 있는데, 빛의 속도로도 8분 19초가 걸려요. 그런데 태양 다음에 위치한 별은 센타우루스자리 프록시마(Proxima Centauri)로 약 4.244광년이 걸리죠. 그러니까 우리 태양 정거장에서 다음 태양 정거장까지 빛의 속도로 4년 넘게 가야만 한다는 얘기예요. 이렇게 거의 텅 비어있다시피 한 광활한 우주에서 태양이 지구 가까이에 있는 것 자체가 기적일지도 모르죠.
황도 12궁 이미지