뱃머리 충격파

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2005년 형재 보이저 1호와 보이저 2호의 위치. 태양이 성간매질 내부를 움직이면서 이루는 뱃머리 충격파가 나타나 있다. 충격파의 밀도는 과장되어 표시되었다.

행성의 자기권에서, 뱃머리 충격파는 태양풍이 자기권계면과 충돌함에따라 갑작스럽게 약해지는 경계면을 의미한다. 비록 모든 행성에서 뱃머리 충격파가 발생하기는 하지만, 그 중에서도 가장 많이 연구된 현상은, 태양풍이 지구의 자기권계면과 맞딱드릴때 생겨나는 것이다. 지구의 뱃머리 충격파는 100-1000 킬로미터 정도의 두께로 지구로부터 약 90,000 킬로미터 떨어진 곳에 형성된다.

뱃머리 충격파 영역을 정의하는 것은 유체의 벌크 속도(지구의 충격파에 대해서는 이른바 태양풍의 속도)가 초음속에서 아음속으로 떨어지는 위치이다. 플라스마물리학에서의 속도란 다음과 같이 정의된다.

$c_s^2 = \gamma p/ \rho$

여기서 c_s는 음속이며, $γ$ 는 비열의 비율, p는 압력, $ρ$ 는 플라스마의 밀도이다.

태양풍을 구성하는 입자는 자기력선을 따라 나선형의 궤도를 형성한다. 자기력선을 선회하는 각 입자의 속도는 일반적인 가스의 열 속도와 동일하게 계산될 수 있으며, 일반적인 가스에서, 평균 열 속도는 거의 음속에 가깝다. 뱃머리 충격파 지점에서는 벌크 속도가 입자의 선회 속도 이하로 떨어진다.

태양이 성간매질 내부에서 이동할때에도, 그림에서 보듯이 뱃머리 충격파를 형성한다고 가정하고 있다. 만약 성간매질이 태양을 향해 초음속으로 이동한다면 발생할 것이다. 즉, 성간매질은 태양쪽으로 초음속으로 움직이며, 이와는 반대로 태양풍은 태양 반대편으로 초음속으로 움직여서 서로 충돌한다는 것이다. 이 과정에서 성간매질이 아음속이 되는 지점이 뱃머리 충격파 지점이다. 반면, 태양풍의 압력과 성간매질의 압력이 평형을 이루는 지점은 태양권계면이며, 태양풍이 아음속이 되는 지점은 말단충격이다. 미항공우주국의 Robert Nemiroff와 Jerry Bonnell에 따르면, 태양계의 뱃머리 충격파는 태양으로부터 대략 230 천문단위에 위치할 것이라고 한다[1].

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[편집] 참고 문헌

Kivelson MG, Russell CT. 1995. Introduction to Space Physics . Cambridge University Press. (p. 129)
Cravens, TE. 1997. Physics of Solar System Plasmas. Cambridge University Press. (p. 142)

원본 주소 "http://ko.wikipedia.org../../../%EB%B1%83/%EB%A8%B8/%EB%A6%AC/%EB%B1%83%EB%A8%B8%EB%A6%AC_%EC%B6%A9%EA%B2%A9%ED%8C%8C.html"

분류: 우주 플라스마 | 태양계

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