도대체 태양 너 왜 이러니? 뜨거워도 너무 뜨거워!

왜, 우리가 우주에 존재하는가? - 최신 소립자론 입문 ㅣ 대우휴먼사이언스 7
무라야마 히토시 지음, 김소연 옮김, 박성찬 감수 / 아카넷 / 2015년 12월

요즘 날이 너무너무 덥다. 태양에서 오는 복사열이 지표면을 뜨겁게 달궈서 이렇게 덥다는건 알겠는데. 그렇다면 태양은 왜 그렇게 뜨거운 걸까? 그리고 얼마나 뜨거운 걸까? 또 언제쯤 식기 시작할까?

태양의 표면 온도는 약 섭씨6000도, 중심 부분은 약 섭씨1500만도쯤 될 것으로 추측하고 있다. 태양중심에서는 4개의 수소원자가 1개의 헬륨원자로 변하는 핵융합을 하고 있는데 이때 만들어진 헬륨원자는 수소원자 4개를 합친 것보다 더 적은 무개를 가진다. 줄어든 무개만큼 태양은 에너지를 내 뿜게 되고 그 과정에서 양전자와 중성미자가 만들어진다. 태양 중심에서 만들어진 중성미자는 1초에 수백조개가 우리몸을 통과한다. 중성미자를 이용하면 태양중심을 들여다볼 수도 있는데 사실 태양중심에서 만들어진 빛은 태양중심의 엄청난 밀도에 갇혀서 수천년이나 지난 후에 빠져나오지만 중성미자는 그렇지 않기 때문에 실시간으로 태양을 중심을 들여다 볼 수 있다. 어쩌면 우리가 보는 태양빛은 수천년전에 만들어진 것일지도 모른다. 수천년전에 만들어진 태양빛 때문에 이렇게 땀을 뻘뻘 흘려야 하다니 이상한 생각이 든다.

태양은 1초에 40억kg씩 가벼워지는데 그 가벼워지는 만큼을 에너지로 우주에 쏘아 보내고 있다. 그 에너지가 복사열의 형태로 지구 표면을 뜨겁게 달구고 있는 것이다. 이렇게 무한정으로 에너지를 쏘아대다가는 언젠가 태양이 적색거성으로 변해 폭발할 수도 있다. 물론 폭발하기 전에 지구를 집어 삼킬 것이기 때문에 폭발을 걱정할 필요는 없다.태양의 수명은 얼마나 남았을까? 태양의 수명은 50억년이상 남았을 것으로 추측하고 있다. 태양의 수명이 다해갈 때쯤 태양은 지금보다 수천배가 더 밝아지며 적색거성으로 변해 현재크기의 100배 이상으로 부풀어 오를 것이다. 이 때 지구는 물론 화성도 집어 삼킬 것이기 때문에 인류는 그 이전에 다른 태양계를 찾아가야 할 것이다. 그 때는 일 년 내내 시원한 날씨가 계속되는 행성을 찾았으면 좋겠다.

태양은 어떻게 탄생했을까?

빅뱅이 일어난 후 우주가 겨우 안정되기 시작한 것은 38만년 후쯤이다. 그 때 우주의 크기는 1000만 광년정도이고 우주가 많이 식긴 했지만 여전히 섭씨 3000도로 매우 뜨거운 상태였다. 이 때 원자들이 생성되기 시작했는데 우주에서 최초에 생긴 원소는 수소와 헬륨이다. 태양은 수소를 핵융합해서 헬륨을 만들어내기 때문에 바로 이때쯤부터 태양이 만들어질 수 있는 재료가 준비된 셈이다.그러니까 한 낮에 뜨거워 못 견딜 정도가 되면 태양에서 핵융합이 일어나 수소가 헬륨으로 변화하면서 생겨난 에너지를 우리가 공짜로 빌려서 쓰고 있구나 하고 감탄하면 좋을 것이다.

만약 태양으로부터 오는 복사에너지가 조금만 더 많거나 반대로 조금만 더 적었다면 우리는 지구에 존재할 수 없다. 왜냐하면 우주는 섭씨 -270도로 상상을 뛰어넘는 극저온의 상태가 계속되기 때문이다. 뜨거운 한 낮에 아이스커피 한잔을 손에 들고 우주의 극저온을 상상하면 온 몸에 소름이 쫙 끼치면서 태양이 끊임없이 보내주는 빛과 열기에 감사할 수밖에 없을 것이다.