왜 태양은 점점 뜨거워질까?

왜 태양은 점점 뜨거워질까? 

 

한결같은 태양 : 수십억 년의 연대에 있어서 하나의 문제
(Our steady sun: a problem for billions of years)  
Jonathan Sarfati

지구에 사는 모든 생물들은 그들의 에너지를 궁극적으로 태양으로부터 얻는다. 바람과 물의 순환도 여기에 의존한다. 그리고 태양은 핵융합 반응으로 에너지를 생산한다. 이론적으로, 태양은 핵연료를 사용함으로서 점점 수축되어질 것이다. 그리고 이것은 핵반응이 좀더 쉽게 일어날 수 있도록 했을 것이다. 그러므로 태양은 세월이 흐를수록 더 밝아졌을 것이다.  

그런데 이것은 만약 태양의 나이가 수십억년 이라면, 태양은 과거에 훨씬 희미했어야만 한다는 것을 의미한다. 그러나 지구의 역사 그 어느 시기에도 태양이 희미했었다는 증거가 없다. 천문학자들은 이것을 '희미한 젊은 태양의 역설(faint young sun paradox)'이라 부른다. 그러나 만약 태양이 성경에서 말하는 것과 같이 (대략 6000여년) 오래되지 않았다면 , 그것은 전혀 역설이 아니다.

진화론자들과 오래된 연대를 믿는 사람들은, 지구에 생명체가 38억년 전 쯤에 출현했다고 믿고 있다. 그러나 그러한 시간 척도가 사실이라면, 태양은 오늘날이 그때보다 25%는 더 밝아졌을 것이다. 그리고 이것은 그 당시 지구는 평균 기온 -3℃ 로서 얼어붙어 있었다는 것을 의미하고 있다. 그러나 모든 고생물 학자들은 어찌됐든 과거에도 지구는 따뜻했었을 것으로 믿고 있다.1 이러한 믿음을 가지기 위한 유일한 방법은, 과거에는 오늘날보다 대기 중에 CO2가 1,000 배 정도 높아3 온실효과(greenhouse effect)가 매우 컸을 것이라는2 임의적이고 비현실적인 가정들을 하는 것이다.

과학적 증거들은 성경을 기록되어진 그대로 읽을 때 기대되어지는 나이를 태양이 가지고 있다는 것과 일치한다. 대략 6000 여년 정도의 기간 동안, 태양의 에너지는 그렇게 증가하지 않았을 것이다. 이것은 단지 '오래된 연대'를 믿는 사람들에게만 하나의 문제인 것이다.

* 왜 태양은 점점 뜨거워질까? (Why is the sun getting hotter?)

별들은 그들의 에너지를 핵융합(nuclear fusion)으로부터 얻는다. 핵융합은 몇 개의 작고 극도로 빠르게 움직이는 원자핵들이 하나의 큰 핵[핵(복수의 핵들)은 원자의 양성 전하를 띤 작은 부분으로 원자 질량의 대부분을 차지한다]을 형성하기 위해 연합하는 과정이다. 이 과정에서 일부 질량을 잃어버리면서, 아인슈타인의 유명한 공식 E = mc2 에 따라 엄청난 양의 에너지로 변환되어진다. 태양에서 매 초마다 4백만 톤의 물질들이 에너지로 변환되어진다. 이것은 막대한 양이지만, 태양의 거대한 질량인 1.99×1027 (1,990,000,000,000,000,000,000,000,000) 톤에 비하면 소홀히 취급될 수 있다.

별에서의 융합은 일반적으로 4개의 수소(hydrogen) 핵이 하나의 헬륨(helium) 핵으로 합해지면서 일어난다.1 따라서 태양은 하나의 거대한 수소폭탄과 같다.2 융합은 중성미자(neutrinos) 라고 불리는 극도로 작은 질량의 입자를 막대한 양으로 만들어낸다.3 중성미자들은 지금은 ‘플레이버(flavours)' (types) 사이를 전환(switch)하는 것으로 알려져 있다.4 하나의 크고 무거운 핵(헬륨과 같은)은 4개의 작은 핵(수소와 같은)들 보다 훨씬 적은 공간을 차지한다.

 

 따라서 일정한 부피 내에서는 더 많은 질량을 가진다 (즉 밀도가 커진다).5 따라서 태양 중심부에서는 수소들이 타면서(융합되어지면서) 수축되어진다. 압력과 온도가 높아질수록 융합은 더 쉽게 일어난다. 그래서 중심부는 더 뜨거울 것이다. 그러므로 태양의 나이가 수십억년이 되었다면, 오늘날의 태양은 과거보다 훨씬 더 밝아졌을 것이다.  


* 참조 

1. 백과사전, '태양” 중에서

'....중심핵이 고온이 되면 핵융합반응이 활발해져 태양은 전체적으로 밝아진다. 앞으로 15억 년 후에 지구가 밝아진 태양의 빛을 받으면, 북극·남극의 얼음이 녹아 해면이 수십m 상승할 것이다. 또한 50억 년 후에는 중심핵이 거의 헬륨으로 바뀌어 헬륨 심(心)의 바깥쪽 수소가 타서 전체적으로 팽창한다. 밝기는 현재의 500배가 되고, 반지름은 100배나 커져 수성의 궤도를 삼켜버릴 정도가 된다. 표면온도는 4000K 정도 내려가 적색거성이 되며, 지구는 거대한 태양의 열로 끓게 될 것이고 따라서 인류는 해왕성 근처까지 피난해야만 살 수 있다. 헬륨의 중심핵은 중력에 의해 수축되고, 그 결과 온도가 1억 K 인 고온으로 변한다...”

 

 

 

/출처ⓒ† : http://cafe.daum.net/cgsbong