안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
태양 흑점은 강한 자기장이 대류 현상을 막아 생기는 현상이며, 11년 주기로 변화하는 이유는 태양의 차등 자전으로 인해 자기장이 꼬였다가 반전되는 과정이 약 11년 걸리기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.
태양 내부에서 발생한 매우 강력한 자기장 다발이 튜브 형태로 표면을 뚫고 솟구쳐 올라옵니다. 태양은 내부의 뜨거운 플라즈마가 위로 올라오고 식은 플라즈마가 내려가는 대류를 통해 열을 표면으로 전달합니다. 그러나 표면을 뚫고 나온 강력한 자기장은 이 플라즈마의 상하 이동을 막는 벽 역할을 합니다. 이렇게 열 전달이 차단된 해당 지역은 아래로부터 열을 공급받지 못해 온도가 떨어지고, 결국 흑점이 됩니다.
태양이 11년 주기로 변화하는 이유는 태양은 단단한 고체가 아니라 기체와 플라즈마 상태이기 때문에 적도 부근은 약 25일에 한 바퀴를 돌지만, 극지방은 약 35일이 걸립니다. 남극과 북극을 바르게 잇고 있던 자기장 선은 적도가 더 빠르게 회전함에 따라 적도 방향으로 점점 잡아늘려지고 팽팽하게 감깁니다. 자전이 반복될수록 자기장은 고무줄처럼 꼬이고 밀도가 높아져 표면 밖으로 터져 나오게 되는데, 이때 수많은 흑점과 플레어 폭발이 일어나는 태양 극대기에 도달합니다. 꼬일 대로 꼬인 자기장은 결국 견디지 못하고 파괴되며 안정된 상태로 되돌아가려는 과정에서 태양의 북극과 남극의 자극이 서로 뒤바뀌게 됩니다. 자기장이 꼬이기 시작해서 극대기를 거쳐 자극이 완전히 반전되는 데 걸리는 시간이 약 11년입니다.