기초과학

중국, 자오선공정 기초과학 성과

발행일 : 2013 / 07 / 18

중국 “11차5개년”기간 국가 중대과기인프라프로젝트인 동반구 우주환경 기지 종합모니터링 자오선 체인(이하 자오선공정)은 중국 최초의 체인을 위주로, 체인 네트웍과 결합시킨 대형 우주환경기지모니터링시스템이다. 자오선공정의 종합모니터링 데이터는 국가 우주과학연구에 축적한 시스템 데이터와 과학적 관점을 제공한다.

최근 중국과학원 국가우주과학센터의 왕츠(王赤), 짱칭메이(張靑梅) 연구원은 자오선공정 데이터를 이용해 자기폭풍기간 이온층과 플라즈마층 간의 물질교환에 관한 결합연구에서 중요한 성과를 올렸다고 밝혔다. 이 연구성과는 미국 학술저널 “지구물리연구”(Journal of Geophysical Research, JGR)에 발표되었다.

연구팀은 막하(漠河) 지자기 맥박 탐사데이터 가운데서 플라즈마층이 마그네틱 쉘 수량(Magnetic shell number) L~2(약 1만3천킬로미터) 적도부위에서의 플라즈마 밀도변화를 나타내었다. 동시에 이온층의 수직탐지기를 통해 이온층 F2층( 약 200~400km) 전자밀도 최고치를 획득했고, GPS-TEC탐지기를 통해 전자 전체 함량을 얻었다.

그 밖에도 자오선공정 2011년 5개 중등 자기폭풍(-47nT < Dst < -103nT)에 대한 통계 분석과 이온층 및 플라즈마층에 대한 동시 관측결과, 자기폭풍기간 플라즈마 밀도의 20%~50%가 감소되었고, 게다가 이온층 밀도의 감소는 항상 플라즈마 밀도가 감소되기 전에 발생하는 현상을 발견하였다(그림1참조). 분석을 통해 플라즈마층의 감쇠는 이온층 물질공급 감소로 인한 것이며, 자기폭풍기간 이온층이 플라즈마층에 물질제어 작용이 있음을 나타내었다.

이 연구는 자오선공정 종합 모니터링 변수를 이용해 지구와 우주공간의 서로 다른 권층 간의 결합작용을 연구하는 대표적인 사례이다.

“지구물리연구”(Journal of Geophysical Research, JGR)지의 원고 심사자는 “이 성과는 자기폭풍기간 플라즈마-이온층 결합이라는 새로운 인식을 제공한 것으로, 천체기상에 대한 이해와 예보의 중요한 부분이다”라고 평가했다.

자오선공정 레이저레이다 데이터를 이용해 국가우주과학센터 천체기상학 국가중점실험실의 왕찌훙(王繼紅) 연구팀은 북경에서 보기드문 나트륨 이중층(Sodium double layer)현상을 관측하였다. 나트륨 이중층 현상은 중국 과학자가 가장 먼저 발견하였고 또 자주적으로 명명한 고공 나트륨층 특수현상으로 2000년에 무한지역에서 발견한 적이 있다.

자오선공정 북경레이저레이다를 이용해 연구팀은 최근 2년간의 관측과정에서 17차례 나트륨 이중층현상을 발견하였다. 이러한 현상의 발견은 나트륨 이중층이라는 이 특수한 현상이 다양한 위도에서 나타난다는 점을 입증하였다. 또한 연구팀은 여러차례의 관측결과로부터 이러한 현상의 다양한 특징을 분석 정리하였다. 예를 들면 시공간의 진화특징, 발생빈도의 계절특징, 메인 나트륨층 및 기타 나트륨층 현상과의 연관성 등이 포함된다. 이 결과는 나트륨층 현상의 형성원인을 연구하는데에 실마리를 제공할 것이다.

이 연구성과는 미국 학술저널 “Geophysical Research Letters,GRL”에 발표되었다. 원고심사자는 “논문이 새롭고 흥미로우며 해당분야의 보다 많은 연구 흥미를 불러일으킬 것이다.”라고 평가했다.