[지구과학/실험] 태양의 흑점 관찰을 통한 태양의 자전 주기 측정

 

태양의 흑점 관찰을 통한 태양의 자전 주기 측정

작성 일자 : 2010년 5월 18일

 

1. 활동 순서

활동은 다음과 같은 순서로 진행된다.

1. 자료의 수집

2. 자료의 선별

3. 자료의 측정

4. 태양의 자전 주기 구하기

2. 태양의 흑점 관찰을 통한 태양의 자전 주기 측정 방법

1) 포토샵에서 선별된 세 장의 사진으로부터 같은 흑점을 <그림1>의 그림과 같이 한 창에 표시한다. (방향이 돌아가지 않도록 주의한다.)

2) 흑점의 이동경로를 직선으로 잇고, 이와 수직이 되면서 중심을 통과하는 직선을 그으면, 이것이 태양의 자전축이 된다. (흑점이 태양의 적도에 나란하게 이동한다고 가정) 또한, 자전축에 수직이 되면서 중심을 통과하는 직선은 적도가 될 것이다.

3) 그러면 각 α와 β를 구할 수 있고, 촬영한 시간 간격동안 흑점이 이동한 각 θ를 구할 수 있다. 

4) “360°: θ = (태양의 자전 주기) : (두 사진의 시간 간격)”으로부터 태양의 자전 주기를 구할 수 있으므로, 태양의 자전 속도 또한 구할 수 있다.

5) 위도가 서로 다른 흑점에 대해 자전속도의 차이가 어떠한지 조사하고 ‘Discussion'에서 논의한다.

3. 활동 과정

(1) 자료의 수집

흑점이 찍힌 태양의 전체 모습을 담은 사진이 연속적인 기간으로 몇 장 필요하다. 흑점 관측을 지속적으로 해 온 연구의 사진을 활용하여 이 활동을 진행한다. 사진은 다음의 사이트를 통해 구할 수 있다.

http://www.solar.ifa.hawaii.edu/MWLT/archive.html

전교생들에게 각자 다른 자료의 해석이 요구된다. 본인은 2001년의 1월에서 3월까지의 태양 관측 사진을 통한 자료의 해석을 맡아, 2001년 1월에서 3월까지의 사진들 중 측정에 용이한 몇 장의 사진을 선별한다.

(2) 자료의 선별

연속적인 기간에서 흑점이 잘 드러난 사진을 찾는다. 이 때 흑점들은 흑점들을 잇는 적도와 평행한 직선에서 흑점들이 적도의 이등분선 양쪽에 최소한 하나씩은 위치해야 한다. 즉, 적도의 이등분선에서 한쪽으로 흑점이 몰리지 않도록 한다.

(3) 자료의 측정

적도 부근 측정(20010122~20010126)

위도 : 0.821°

여기서 연두색 흑점 중 22일(각 x), 26일(각 y)의 것을 선택

(22일 18:35, 26일 18:35)

반지름 : 14.66(Photoshop ruler tool 기준)

측정 위치의 반지름 : 14.46, 14.78 >> 14.62

거리 : 6.74  // 22일-축 : 5.12, 26일-축 : 8.32

고위도 부근 측정(20010327~20010329)

위도 : 26.316°

여기서 빨간색 흑점 중 27일(각 x), 29일(각 y)의 것을 선택

(27일 18:05, 29일 17:35)

반지름 : 14.57

측정 위치의 지름 : 25.82 >> 반지름 12.91

거리 : 27일-축 : 3.28, 29일-축 : 2.82

 

4. 활동 결과

활동 결과, 적도 부근(위도 )의 태양의 자전 주기는 26.094일, 고위도 부근의 태양의 자전 주기는 26.340일로 적도 부근의 태양의 자전 주기가 훨씬 짧은 것을 알 수 있다. 이는 우리가 평소 알고 있던 지식, 적도에서의 태양의 자전 주기가 더 짧다는 것과 일치하는 결과이다.

5. Discussion

생각보다 두 자전 주기의 차가 크지 않다. 위도 차이가 크지 못했음과 정확한 측정의 불가를 이유로 들 수 있다. 실제로 고위도와 적도 부근의 자전 주기 차이는 꽤 되어서 10일 정도의 차이를 보이기도 한다. 다음에는 좀 더 위도의 차이를 크게 하여 확실한 자전 주기의 차이를 얻을 수 있도록 해 보겠다.