우주물리학
우주물리학(space physics) 또는 우주공간물리학, 우주 플라스마 물리학(space plasma physics)은 지구의 상층 대기와 태양계의 나머지 부분에서 자연적으로 발생하는 플라스마를 연구하는 학문이다. 이 분야에는 초고층대기물리학, 오로라, 행성의 전리층 및 자기권, 복사대, 우주 기후, 태양풍, 태양, 그리고 최근에는 성간매질과 같은 주제가 포함된다.
우주물리학은 무선 전송, 우주선 운용(특히 통신 위성 및 기상 위성), 기상학에 응용되는 기초과학이자 응용과학이다. 우주물리학의 중요한 물리적 과정으로는 자기 재결합, 플라스마 파동 및 플라스마 불안정성이 있다. 이 분야는 관측 로켓과 우주선을 이용한 직접적인 현장 측정[1], 레이더를 이용한 플라스마의 간접 원격탐사(비간섭 산란 및 GPS 섬광과 같은 방법을 통해), 그리고 자기 유체 역학(유체 이론) 또는 기체 분자 운동론(운동 이론)과 같은 모델을 사용한 이론적 연구를 통해 연구된다.
밀접하게 관련된 분야로는 더 근본적인 물리학, 실험실 플라스마 및 핵융합 플라스마를 연구하는 플라스마 물리학; 지구 대기의 상층부를 연구하는 대기물리학 및 대기화학; 그리고 태양계 너머의 자연 플라스마를 연구하는 천체물리학 플라스마가 있다.
역사
[편집]우주물리학의 시작은 오로라 현상이 이해되기 훨씬 이전의 오로라 관측에 기인할 수 있다. 중국 문헌에는 기원전 2000년경으로 거슬러 올라가는 오로라와 유사한 현상에 대한 설명이 있으며, 초기 그리스 문헌에도 유사한 설명이 포함되어 있다.[2] 주목할 만한 그리스 문헌인 크세노파네스는 기원전 6세기에 자신의 오로라 관측에 대해 "움직이는 불타는 구름의 축적물"이라고 묘사했다. 11세기경 중국 문헌에서 나침반의 발명은 지구 자기장의 전지구적 존재에 대한 첫 번째 단서를 보여주지만, 그 연결은 나중에야 확립되었다. 16세기, 윌리엄 길버트는 그의 저서인 《자석론》에서 지자기에 대한 첫 번째 설명을 제공하며 지구가 거대한 자석이며, 이것이 나침반 바늘이 북쪽을 가리키는 이유를 설명했다. 편각 (지구과학)은 항해 지도에 기록되었고, 시계 제작자 조지 그레이엄 (시계 제작자)이 런던 근처의 편각을 상세히 연구한 결과, 오늘날 자기폭풍이라고 불리는 불규칙한 자기 변동이 발견되었다. 이 이름은 알렉산더 폰 훔볼트에 의해 명명되었다. 가우스와 빌헬름 베버는 지구 자기장을 매우 정밀하게 측정하여 체계적인 변동과 무작위적인 요동을 보여주었다. 이는 지구가 고립된 천체가 아니라 외부 힘, 특히 태양과 흑점의 출현에 영향을 받는다는 것을 시사했다. 개별 오로라와 동반하는 지자기 교란 사이의 관계는 안데르스 셀시우스와 올로프 페테르 히오르테르에 의해 1747년에 발견되었다. 1860년, 엘리아스 루미스(1811–1889)는 오로라 발생 빈도가 자기극 주변 20~25도 타원형 내에서 가장 높다는 것을 보여주었다. 1881년, 헤르만 프리츠는 "등시선" 또는 자기장 상수를 나타내는 선의 지도를 발행했다.
1870년대 후반, 앙리 베크렐은 기록된 통계적 상관 관계에 대한 첫 번째 물리적 설명을 제시했다. 즉, 흑점은 빠른 양성자의 원천임에 틀림없고, 이들은 지구 자기장에 의해 극으로 유도된다는 것이다. 20세기 초, 이러한 아이디어는 크리스티안 비르켈란이 진공 챔버에서 지구 자기장을 시뮬레이션하고 태양풍을 구성하는 고에너지 입자를 시뮬레이션하는 데 음극선관을 사용하는 실험 장치인 테렐라를 만들도록 이끌었다. 지구 자기장과 태양풍 사이의 상호작용에 대한 이론이 형성되기 시작했다.
우주물리학은 1950년대 초, 밴앨런이 이끄는 팀이 약 110km 고도로 첫 로켓을 발사하면서 현장 측정을 통해 본격적으로 시작되었다. 두 번째 소련 위성인 스푸트니크 2호와 첫 번째 미국 위성인 익스플로러 1호에 탑재된 가이거 계수기는 지구의 복사대를 탐지했으며,[3] 나중에 밴 앨런대로 명명되었다. 지구 자기장과 행성 간 공간 사이의 경계는 익스플로러 10호에 의해 연구되었다. 미래의 우주선은 지구 궤도를 벗어나 태양풍의 구성과 구조를 훨씬 더 자세히 연구하게 될 것이다. 여기에는 WIND (우주선)(1994), 에이스 위성, 율리시스, 2008년의 우주간 경계 탐사 위성, 파커 태양 탐사선 등이 포함된다. 다른 우주선들은 STEREO와 태양 및 태양권 관측위성(SOHO)과 같이 태양을 연구할 것이다.
같이 보기
[편집]각주
[편집]- ↑ “Space Physics Textbook”. 2006년 11월 26일. 2008년 12월 18일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 12월 31일에 확인함.
- ↑ Kivelson, Margaret Galland 편집 (2005). 《Introduction to space physics》 1. publ., transferr to digital print판. Cambridge: Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-45714-9.
- ↑ Li, W.; Hudson, M.K. (2019). 《Earth's Van Allen Radiation Belts: From Discovery to the Van Allen Probes Era》. 《J. Geophys. Res.》 124. 8319–8351쪽. doi:10.1029/2018JA025940.
추가 자료
[편집]- Kallenrode, May-Britt (2004). 《Space Physics: An Introduction to Plasmas and Particles in the Heliosphere and Magnetospheres》. Springer. ISBN 978-3-540-20617-0.
- Gombosi, Tamas (1998). 《Physics of the Space Environment》. New York: 케임브리지 대학교 출판부. ISBN 978-0-521-59264-2.
외부 링크
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