만약 뉴스에 이런 일기예보가 나오면 설날에 고향으로 내려갈 계획을 세운 사람들은 스노우 타이어와 눈길 운전을 위한 준비물을 챙길 것이며, 농사짓는 분들은 내린 눈 때문에 농작물이 피해받지 않도록 비닐하우스나 월동 대비를 철저히 할 것이다.
이처럼 일기예보는 우리 생활에서 꼭 필요한 정보가 되고 있다.
하지만, 이런 일기 예보가 우리가 살고 있는 지상에만 있는 것은 아니다.
우주에서도 ‘우주일기예보’라는 것이 있어 우주 일기 예보에 따라 우주선의 궤도를 수정하거나 우주선의 발사를 미루기도 한다.
우주의 일기 예보는 무엇을 예보하는 것이고 실제 우주선에서 어떻게 활용되는 것일까?
1989년 3월 캐나다의 퀘벡주에서는 갑작스럽게 송전시설이 고장 나, 약 2만 메가와트(MW) 전력이 손실되었다.
이 때문에 퀘벡주에 사는 약 600만 명의 주민이 6시간 동안 전력을 공급받지 못했다.
그뿐만 아니라 그 당시 VHF 방송에 심한 잡음이 끼고 전 세계적으로는 HF 영역 대의 단파 통신이 거의 불가능할 정도로 이루어 지지 않았다.
그리고 2003년에는 NASA의 화성 탐사선 오디세이호의 복사 측정장비가 갑자기 고장 났으며 일본의 화성 탐사선인 노조미의 위성체가 손상을 입기도 했다.
우리나라의 아리랑 위성 1호도 평상시보다 궤도 오차가 몇 배로 증가할 만큼 위성체에 영향을 준 일련의 일들이 발생했다.
코로나는 수백만 도의 고온의 플라즈마로 인해 발생하게 되는데 코로나가 생길 때마다 약 100억 톤의 물질을 빠른 속도로 우주에 방출해 CME 현상을 일으키게 만든다.
보통 강력한 태양폭풍이 일어나면 플레어와 CME가 동시에 발생한다.
플레어에서 발생한 빛과 파장은 빛의 속도로 지구에 도달하므로 보통 8분이면 지구에 도착한다.
그러나 CME의 입자들은 태양과 지구의 거리가 있기 때문에 약 2~3일 정도의 시간이 걸린다.
이런 현상들이 일어나면 우주와 지상의 장비에는 어떤 영향을 주는 것일까?
태양 폭발이 이루어지면 강력한 전자기파와 고에너지 입자들인 양성자와 알파 입자, 중이온 입자들이 엄청난 양으로 방출이 된다.
이때의 에너지는 수백 메가 볼트에 이를 만큼 강력하다.
이런 고 에너지 입자들이 위성에 접촉하게 되면 입자들이 위성을 투과하면서 위성에 탑재된 각종 다양한 전자장비에 교란과 오류가 발생하도록 만든다.
이런 현상을 SEE (Single Event Effect)라고 하는데 이런 현상이 발생하면 위성은 순간적으로 정상 작동을 못 하게 된다.
그리고 이런 충격을 지속적으로 계속 받게 되면 위성의 성능뿐만 아니라 위성의 에너지 생산 장치인 태양전지의 전력 효율도 떨어지게 된다.
전력 효율이 떨어지게 되면 위성의 기계적, 전기적인 특성 역시 영향을 받아 결국 위성을 사용할 수 없게 된다.
이런 태양폭풍은 지구의 자기장에도 영향을 줘 통신을 방해할 뿐만 아니라 지상의 전자 제품에도 영향을 끼쳐 민감한 전자 제품의 경우 부품이 타 버리는 경우까지 발생하여 정상적인 작동을 할 수 없게 만들기도 한다.
하지만, 이렇게 위협적인 태양폭풍을 완벽하게 막을 수 있는 방법은 아직 발견하지 못했다.
이 때문에 이런 태양폭풍이 발생하거나 CME 물질들이 지구에 도착하는 즈음에는 전자 기기의 작동을 잠시 꺼 놓는 다거나 비행기나 위성의 작동을 최대한 피하는 것이 유일한 방법이다.
이런 이유로 위성을 운용하는 과학자들에게는 태양