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아야 소피아는 세계에서 가장 손 꼽히는 동로마 제국의 건축물 중 하나이다. 아야 소피아 내부는 모자이크와 대리석 기둥으로 장식되어 있고, 대단히 높은 예술적 가치를 갖고 있다. 아야 소피아의 아름다움을 자랑스러워한 유스티니아누스 1세는 "솔로몬, 내가 그대를 이겼다."(Νενίκηκά σε Σολομών)라는 유명한 말로 아야 소피아의 아름다움을 표현했다. 성당은 유스티니아누스 1세의 치세 하에 완공되었을 때 당시 세계에서 가장 거대한 성당이었고, 스페인에 세비야 대성당이 들어서기 전까지 약 1,000여년 간 이 명예를 갖고 있었다.
아야 소피아 대성당은 고대 후기의 건축 양식과 동로마 제국의 건축술이 합쳐져 만들어진 걸작이었다. 당대에 워낙 아야 소피아 대성당이 그 아름다움으로 유명했기 때문에, 수많은 동방 정교회, 로마 가톨릭, 이슬람 사원들이 이 양식의 영향을 받았다. 아야 소피아는 그 거대한 크기만큼 복잡한 구조를 가지고 있다. 성당의 신랑은 거대한 돔으로 덮여 있는데, 이 돔은 바닥에서 무려 55.6m나 되는 높이에 놓여져 있고, 또한 40개의 아치형 창문으로 이루어진 거대한 아케이드 위에 올라가 있다. 성당이 지어질 당시에는 이 돔이 완벽한 원형으로 설계되었으나, 나중에 보수 공사를 거치며 돔은 약간 타원형으로 변형되었다. 이 때문에 돔의 직경은 최대 31.24m에서 최소 30.86m까지 그 길이를 달리한다.
성당의 서쪽 입구 부분과 동쪽 전례 부분에는 튀어나온 반원형의 공간이 있어 사람들이 성당 안으로 들어갈 때 거쳐 들어갈 수 있도록 한다. 이 부분 또한 별도의 반원형 모양의 추가적 돔으로 덮여 있다. 성당의 내부는 다양한 색깔의 대리석, 녹색과 백색, 자주색 반암들과 황금 모자이크들로 덮여 있다. 또한 현재의 성당의 외관은 붉은색과 노란색의 치장용 벽토로 덮여 있는데, 이는 처음부터 이랬던 것이 아니라 19세기에 복원하며 새롭게 칠해진 것이다.
상부 갤러리.
아야 소피아 대성당은 장구한 세월 동안 지진과 같은 자연재해, 반달리즘과 같은 종교적, 사회적 테러 행위에 시달렸다. 이 때문에 대성당의 외관에는 이와 같은 피해 흔적들이 남아있어 종종 찾아볼 수 있다. 학자들은 이같은 역사적 배경 때문에, 혹시라도 성당의 내부 구조에 문제가 있을 가능성을 없애기 위해 성당의 상부 갤러리에 레이더 등을 이용한 검사를 실시했다. 연구팀은 이 검사를 통해 상부 갤러리의 구조에 약간의 결함이 생겼음을 발견하였으며, 돔의 곡률이 원래 지어졌을 때보다 약간 어긋나 비례를 이루지 않는다고 결론지었다.
상부 갤러리는 성당의 후진 부분이 있는 동쪽 면을 제외한 성당의 3면을 둘러싼 말굽 형태를 이루고 있다. 상부 갤러리에는 동로마 제국 시대부터 전해져 오는 몇몇 모자이크들이 잘 보존되어 있다. 이 부분은 본디 황후와 그녀의 궁정 인사들이 미사에 참석하거나 회의를 하기 위해 마련된 공간이었으며, 가장 보존 상태가 좋은 모자이크 장식들은 남쪽 면에 있다.
돔.
아야 소피아 성당의 돔은 그 혁신적인 건축 방식과 모습으로 인해 수많은 건축가들과 미술가, 설계자들에게 영감을 불어넣었다. 돔은 4개의 삼각 궁륭이 받치고 있다. 이 궁륭들은 성당 바닥의 정사각형 모서리에 세워져 있는 거대한 기둥들로부터 솟아올라 완만한 아치형을 이루며 휘어져 돔의 거대한 하중을 받치고 있는 것이다. 이로 인해 돔의 무게가 측면으로 분산되는 것을 막고, 하중이 아래로 곧바로 내려올 수 있도록 설계할 수 있었다. 이 돔은 로마에 성 베드로 대성당이 지어지기 전까지 세계에서 가장 거대한 펜던트형 돔이었으며, 이와 비슷한 양식을 지닌 다른 돔들과 비해 확연히 낮은 높이의 돔이었다.
돔의 지름은 107피트에 달하지만, 그 두께는 오직 2피트 밖에 되지 않는다. 성당의 주 재료는 벽돌과 모르타르인데, 돔의 벽돌 골재는 당시 설계자들이 돔을 짓는 것을 더욱 쉽게 하였고, 입방 피트마다 150파운드 밖에 무게가 나가지 않았다. 이와 같은 무게는 당시의 석조 건축이 지탱할 수 있었던 평균적인 무게이기도 하였다. 본디 설계도에는 순수 석재를 이용하여 돔을 지으려 했으나, 벽돌 재질이 훨씬 더 오래 버틸 수 있다는 이유로 선택된 것이기도 하였다.
돔의 하중을 지탱하는 일은 아야 소피아의 건축가들이 가장 고심한 문제이기도 하다. 성당의 큐폴라는 558년의 지진으로 인해 이미 한 번 완전히 무너진 바 있는데, 이 돔은 563년에 이시도로스가 다시 복구하였다. 새로 복구된 돔은 40개의 리브를 가지고 있었으며, 20피트 정도 더 높게 지어져 하중을 더욱 많이 벽 쪽으로 분산하여 버틸 수 있게 하였다. 하지만 이 돔도 또 붕괴하거나 균열이 가며 문제가 생기는 등 복원, 복구 작업을 거쳐야만 했고, 지금까지 563년의 모습을 그대로 지니고 있는 곳은 북쪽과 남쪽 부분 뿐이다. 참고로 563년에 지어진 40개의 리브 가운데 아직까지 남아있는 것은 남쪽에 6개, 북쪽에 8개 정도만이 남아있다.
사실 원래 이러한 구조와 설계들은 돔과 이를 떠받치는 벽과 아치들을 모두 효율적으로 안정시킬 수 있는 구조였지만, 실제로는 그러지 못하였다. 당대의 벽돌공들은 벽돌들을 서로 굳게 하기 위해 모르타르를 사용하였는데, 동로마 제국 시대에 지을 때부터 워낙 건축 속도와 완공 시기를 빠르게 하여 짓기 위해 모르타르가 채 굳기도 전에 다음 층의 벽돌들을 끊임없이 올려버린 것이었다. 이로 인해 돔이 만들어졌을 때는 이미 그 벽이 바깥쪽으로 기울어지기 시작했고, 건축가 이시도로스가 성당을 복구할 때 가장 먼저 해야했던 일이 벽의 내부를 다시 쌓아 기울어진 벽을 다시 수직으로 만드는 일이었을 정도였다. 또한 그는 새로운 돔의 높이를 20피트 정도 더 높여 최대한 하중이 옆으로 새지 않고 곧바로 아래쪽으로 내려갈 수 있도록 노력하였다.
아야 소피아 대성당의 내부에는 수많은 빛줄기들이 들어와 서로 부딪히는 효과를 내는데, 이 때문에 마치 내부 공간이 위에 떠있는듯한 효과를 내는 것으로 유명하다. 이런 효과는 성당 중간중간에 나있는 수많은 창문들에 의해 만들어진 것인데, 창문들이 많으면 심미적 효과도 있을 뿐만 아니라 또한 하중을 효과적으로 분산시킬 수도 있었다.
미나레트.
현재 아야 소피아 성당에는 총 4개의 미나레트들이 세워져 있다. 이는 동로마 제국 시기에 지어진 것이 아니라, 후에 오스만 제국 통치 시기에 이슬람 사원으로 변모하며 따로 세워진 것이다. 미나레트는 이슬람 사원의 첨탑인데, 공식적인 행사 개최나 기도 시간을 알리기 위해 지어진 것이다. 메흐메드 2세는 소피아 성당을 모스크로 바꾼 직후 사원의 반원형 돔 위에 목재로 된 미나레트를 하나 세웠다고 하는 기록이 남아있지만, 이 미나레트는 현재까지 전해 내려오지 않는다. 현재 우리가 볼 수 있는 미나렛들 중 동남쪽에 있는 미나레트는 붉은 벽돌로 만들어졌는데, 이는 바예지드 2세 때 만들어진 것이다. 나머지 3개는 백색 석회암과 사암으로 지어졌는데, 이 중 북동쪽 미나레트는 셀림 2세의 재위기간 동안에 바예지드 2세의 명에 의해 완공된 것이며, 서쪽에 있는 2개의 거대한 두 미나레트는 그 높이가 약 60m에 달하는데, 이는 셀림 2세의 명에 의해 만들어진 것이다. 특히 이 두 미나레트는 당대의 유명한 건축가 미마르 시난이 설계한 것이기도 하다. 이후 수많은 복구, 추가 작업들을 거치며 미나레트들은 15세기, 16세기, 19세기의 건축 양식들을 복합적으로 지니게 되어 뛰어난 예술사적 가치를 가지게 되었다.
버트레스.
아야 소피아 성당에는 수많은 버트레스들이 긴 시간에 걸쳐 만들어졌다. 특히 건물 서쪽 부분에 있는 버트레스들은 원래 십자군 전쟁 시절 십자군 기술자들에 의해 세워진 것으로 생각되었으나, 후대의 연구 결과에 의하면 동로마 제국 시기에 이미 만들어졌다고 한다. 이는 동로마 제국이 이때 이미 버트레스의 건축술에 대해 알고 있었다는 것을 시사한다. 오스만 제국 시기에 건물의 붕괴나 균열 등을 막기 위해 추가적인 버트레스들이 건축가 미마르 시난의 감독 하에 세워졌으며, 현재는 총 24개에 달하는 버트레스들이 만들어져 건물의 벽이 무너지지 않게 받치고 있다.
성당이 유스티니아누스 때 처음 건립되었을 때, 성당의 내부 장식은 벽과 바닥의 대리석 판들과 돔 형태의 천장의 모자이크들 같이 간단하고 추상적인 구조로 지어져 있었다. 이 초기의 모자이크들 중 베마의 스팬드럴에 있는 대천사 미카엘과 가브리엘을 묘사한 모자이크들은 아직까지도 남아있다. 6세기 동로마 제국의 시인인 파울루스 실렌티아리우스(Paulus Silentiarius)가 장시(長詩)를 통해서 당시의 모습에 대해 설명했는데, 이 때 있었던 아야 소피아의 장식들은 현재는 거의 남아 있지 않다. 다만 상부 갤러리의 구석 부분에는 여전히 검은색 대리석 바탕 위에 흰색 모자이크로 꽃과 새 무늬를 붙여놓은 부분이 있다. 나중에는 사람이나 성인의 모습들도 모자이크 형식으로 이 벽들에 추가됐던 것으로 보이지만, 726년에 있었던 성상 파괴 운동으로 파괴된 것으로 생각된다. 현재 우리가 볼 수 있는 부분들은 성상 파괴 운동이 끝난 후에 다시 붙여진 모자이크들이다.
모자이크 외에도, 9세기 후반에 많은 장식들이 추가됐다. 중앙 돔에 그려져 있는 예수의 모습, 팀파눔에 새겨져 있는 예언자들과 동방 정교의 성인들, 성당과 관련된 역사적 인물들의 조각들이 모두 이때 만들어진 것이다. 바실리우스 2세 때 예술가들이 돔을 받치고 있는 4개의 펜던티브에 6개의 날개를 가진 케루빔의 모습을 그려넣었다. 후에 성당이 오스만 제국의 통치 하에 모스크로 바뀌고 나서 케루빔의 얼굴을 금빛 물감으로 가려버렸지만, 현대에 들어 복원 작업을 진행하여 2009년에 4개의 케루빔들 중 1개가 온전히 복원되어 대중들에게 공개되었다.
옴팔리온.
아야 소피아의 가장 유명한 부분은 '옴팔로스'라고도 불리는 옴팔리온이다. 옴팔리온은 중앙 돔 바로 아래 본당의 남동쪽에 위치해있다. 각면의 크기는 5.65m이다. 거대한 정사각형의 모습을 띠고 있는데, 이 정사각형 속에 가운데에 큰 원 하나가 들어가 있고, 그 주변을 30여개의 대리석 원형 타일들이 감싸고 있다. 옴팔리온의 가장 주목할 만한 점은 바로 다채로운 대리석의 색깔이다. 당시 동로마인들은 대리석이 흙이 물 속으로 가라앉아 얼어서 생긴다고 생각했는데, 이 옴팔리온이 워낙 독특한 모습을 띠고 있기에 동로마인들이 어떤 생각으로 이러한 디자인을 만들었는지는 아직까지 논란이 있다. 하지만 주류적으로는 이 원들이 태양계를 상징하며, 가운데에 있는 거대한 원은 황제의 절대적인 권력과 명예를 상징한다는 설이 우세하다.
역사적으로 이 곳은 동로마 제국의 황제들이 즉위식 때 앉아있던 자리였다고 한다. 이 주장은 13세기 초에 적힌 기록에서 기인하는데, 이 기록에는 "아야 소피아에는 거대한 붉은 대리석이 있는데, 이 위에 황금 옥좌가 있어 동로마의 황제들이 이 위에서 대관식을 치루었다."라고 적혀있기 때문이다. 다만 아야 소피아가 지난 세월동안 워낙 많이 바뀌어왔고, 수많은 사람들이 이 곳을 거쳐갔기에 이 주장의 신빙성은 검토해 볼 필요가 있다.
황후의 로지아.
로지아란 벽이 아치나 기둥으로 구성되어 있어 바깥을 내다볼 수 있는 구조의 복도, 혹은 갤러리를 말한다. 황후의 로지아는 상부 갤러리의 중앙에 위치해 있는데, 바로 이 곳에서 황후가 궁정의 여인들과 함께 1층에서 열리는 공식 행사를 내려보았다. 바닥에 있는 녹색 돌은 한때 황후가 앉았던 황좌가 놓여있던 곳이다.
페르가몬 항아리.
아야 소피아에는 2개의 거대한 대리석 항아리가 놓여 있다. 이 항아리는 술탄 무라드 3세가 페르가몬 지역에서 가져온 것인데, 헬레니즘 시대에 제작된 것으로 보인다. 무려 1250L에 달하는 물을 담을 수 있으며, 거대한 대리석 바위 하나를 깎아 만들었다. 오스만 제국 시대에는 예배 중 사람들에게 음료를 나누어주거나 몸을 닦을 수 있게 물을 저장해 놓는 용도로 주로 쓰였다.
대리석 문.
대리석 문은 상부 갤러리의 남쪽 부분에 위치해 있다. 주로 종교 회의인 시노드에 참석하는 사람들이 이용하였는데, 회의 참석자들은 이 문을 통해서 회의장을 들락날락하였다. 구전에 따르면 이 문의 한쪽 면은 천국을 의미하고, 반대쪽 면은 지옥을 의미한다고 한다. 문 양쪽은 과일과 물고기들이 그려져 있는 대리석 판들로 장식되어 있으며, 이 문을 통과하면 중요한 회의가 열리거나 토론을 하던 방으로 들어갈 수 있다.
현관 문.
현관 문(Nice Door)은 그 역사가 기원전 2세기까지 거슬러 올라가는데, 아야 소피아 내부에서도 가장 오래된 구조물들 중 하나이다. 이 문에는 기하학적인 문양들과 식물 무늬들이 함께 새겨져 있는데, 타르수스에 있던 이교 신전에서 떼온 것으로 생각된다. 838년 테오필로스 황제가 나르텍스 안쪽에 가져와서 세워 놓았다.
황제의 문.
황제의 문은 아야 소피아에서 가장 거대한 문이다. 오직 황제와 그의 경호원들만이 이 문을 통해 출입할 수 있었다. 6세기 쯤에 만들어진 것으로 추정되며, 7m 가량의 길이를 가지고 있다. 동로마 제국의 기록에 의하면, 이 문은 성경에 나오는 노아의 방주에 쓰였던 목재로 만들어졌다고 한다.
소원의 기둥.
성당의 북서쪽에는 중간에 구멍이 뚫린 청동으로 감싸진 기둥이 하나 서있다. 이 기둥은 '소원의 기둥', '땀흘리는 기둥', '눈물흘리는 기둥' 등과 같이 다양한 이름으로 불린다. 이 기둥은 만졌을 때 축축하다고 하며, 초자연적인 힘을 가지고 있다고 믿어져 왔다. 전설에 의하면 1200년에 성 그레고리가 이 주변에서 기적을 일으켰고, 그 때부터 이 기둥이 축축한 상태를 유지하고 있다고 한다. 이 기둥의 습기를 만지면 많은 질병들을 치유할 수 있다고 한다.
모자이크.
아야 소피아의 초기 모자이크는 유스티누스 2세 치세에 처음 완성됐다. 당시에는 비 상징적인 모자이크들, 즉 인간의 모습을 띄지 않은 모습의 모자이크들이 이때 주로 그려졌다. 다만 우리가 지금 볼 수 있는 대부분의 모자이크는 비잔틴 성상파괴운동이 끝난 10세기에서 12세기 사이에 그려졌다.
1204년에 십자군이 콘스탄티노폴리스를 점령하고 대대적으로 약탈했을 때, 라틴인 원정대들은 콘스탄티노폴리에서 엄청난 양의 보물들을 약탈해 갔다. 이 보물들 중에는 아야 소피아를 장식하고 있던 황금 모자이크들도 포함이 되어있었다. 이 보물들은 대부분 당시 엔리코 단돌로가 통치하고 있던 베네치아로 옮겨졌다.
19세기의 복원.
1453년에 오스만 군대가 콘스탄티노폴리스를 점령함에 따라, 아야 소피아도 성당에서 모스크로 그 용도가 바뀌었다. 이 때 이슬람의 우상 숭배를 금지하는 교리에 따라, 아야 소피아에 있던 수많은 모자이크들이 회칠로 덮여버렸다. 이 작업은 여러 세대에 걸쳐 서서히 이루어졌다. 17세기의 기록에 의하면 이스탄불을 여행하던 사람들은 예전에 아야 소피아가 성당이었던 시절의 그림이나 모자이크들을 회칠에 덮이지 않은 채 여전히 볼 수 있었다고 한다. 1847년과 1849년에 아야 소피아는 건축가였던 포사티 형제들에 의한 대대적인 복구 작업에 들어갔다. 당시 술탄이었던 압뒬메지트 1세는 그 형제들이 복구 공사 도중 발견하는 모든 모자이크들을 기록, 문서화하여 보관하는 것을 허락하였고, 현재 이 자료들은 스위스의 도서관에 소장되어 있다. 다만 건물 복구 작업에 모자이크까지 다시 복원하는 것은 포함되어 있지 않았고, 형제들이 발견한 모자이크들을 기록한 후에는 다시 회칠을 해서 덮어버려야만 했다. 이 때 포사티 형제들이 동쪽 펜던티브들에 그려져 있던 천사들의 모자이크들을 다시 어느 정도 복구해냈지만, 그들의 모습을 기록한 후에는 천사의 얼굴을 다시 회칠로 덮어버렸다. 한편 서쪽 펜던티브에 있던 천사 그림들은 현대의 복구 작업 때 완전히 흔적을 찾아볼 수 없을 정도로 사라졌기에, 포사티 형제들의 기록을 토대로 다시 복원해낸 것이다. 현대 복원가들은 비슷한 모자이크 패턴들, 고대와 중세의 기록들, 모자이크의 흔적 등을 토대로 추정하여 아야 소피아의 모자이크를 복원해내는 경우가 많은데, 이 과정에서 포사티 형제들이 남긴 기록들과 노트가 큰 역할을 하고 있기도 하다. 예를 들어 보석이 박혀있는 십자가의 모자이크, 천사, 성인, 주교들의 모습을 재현한 모자이크들이 대표적인 복원의 예시이다.
중앙 돔 천장에 그려져 있는 예수의 모자이크 또한 포사티 형제들이 다시 발견해 낸 것이다. 이 모자이크는 이슬람 통치 시기 당시 회칠로 지워진 다음, 신을 우주를 밝히는 빛이라는 내용의 아랍어 캘리그라피로 대신 채워졌다.
20세기의 복원.
1930년대에 들어 대대적으로 아야 소피아의 모자이크들이 복원되기 시작하였다. 복원 연구팀은 그들이 찾아낸 거의 대부분의 모자이크들을 발굴해냈으나, 몇몇 단순한 형태의 십자가 모양의 모자이크들은 회칠에 덮인 채 내버려 두었다.
2000년대에, 아테네 국립 기술 대학의 연구팀은 적외선을 사용한 비파괴 기술을 사용하여 아야 소피아 내부의 벽들을 스캔하여 회칠로 덮여있는 모자이크들을 찾아내는 작업을 실시하였다. 대학 연구팀은 회칠이나 벽면에 수분이 어느 정도 스며들었는지를 통해 모자이크의 훼손 정도를 판단하는 등 복합적인 방법들을 사용하여 모자이크들의 현재 상태와 정확한 위치를 찾아내었다.
아야 소피아는 성당으로서의 역사와 모스크로서의 역사를 둘다 지니고 있기에, 복원 작업을 할 때 사람들의 여론이 종교적인 문제로 충돌하기도 한다. 회칠을 벗겨내고 기독교의 모자이크들을 복원하려면 회칠 위에 그려져 있던 이슬람 미술품들을 부술 수 밖에 없기 때문이다. 이 때문에 복원 사업에 참여하는 사람들은 기독교와 이슬람교 간의 이해 관계를 최대한으로 조정하려 노력하고 있다. 특히 아야 소피아의 중앙 돔 천장에 있는 거대 예수 모자이크를 복원할 것인가에 대한 논쟁이 가장 거센데, 이 위치가 성당에서 가장 높은 자리에 있는 장소라 상징성이 있을 뿐더러, 이슬람계 내에서 이 곳에 신의 영광을 찬양하는 내용의 이슬람 캘리그라피가 이미 쓰여 있기에 이 것을 함부로 파괴할 수 없다는 주장이 확고하기 때문이다.
아야 소피아는 최근 들어 구조물 약화 문제에 심각하게 노출되어 있다. 가장 대표적으로 건물 속의 염분 결정화가 가장 큰 문제인데, 이는 건물의 외벽 표면에 미세한 균열이 생겨 그 틈 사이로 빗물이 새어들어와 생기는 문제이다. 이 문제를 해결하기 위해서는 과도하게 내려치는 빗물을 다른 곳으로 우회시키는 것이 최선이다.
황제의 문 모자이크.
황제의 문 모자이크는 황제의 문 바로 위의 팀파눔에 자리하고 있다. 이 문은 오직 황제가 건물 내부로 출입할 때만 사용되던 문이었는데, 미술 양식을 토대로 시기를 조사한 결과, 9세기 후반이나 10세기 초반에 지어진 것으로 보인다. 보석이 박힌 보좌에 앉아있는 예수 앞에 엎드려 경배하고 있는 사람은 레온 6세나 콘스탄티노스 7세로 추정된다. 예수는 모자이크 속에서 한 손에는 책을 든 채로 황제에게 축복을 내리고 있다. 책에 적힌 문구는 요한 복음서 20장 19절 '평화가 너희와 함께'와 8장 12절 '나는 세상의 빛이다'라는 구절이다. 또한 예수 양 옆으로는 두 개의 원이 그려져 있는데, 사진을 봤을 때 왼쪽 원 안에는 성모 마리아 오른쪽 원 안에는 가브리엘이 그려져 있다.
남서쪽 입구 모자이크.
남서쪽 입구 모자이크 또한 남서쪽 입구 바로 위의 팀파눔에 위치해 있다. 바실리우스 2세의 재위 기간에 만들어진 것으로 추정된다. 1849년에 포사티 형제들이 건물 보존 작업을 진행하며 다시 발굴한 모자이크들 중 하나이기도 하다. 성모 마리아가 등받이 없는 의자에 앉아있고, 그녀의 발은 보석이 박힌 발판 위에 올려져 있다. 아기 예수가 그녀의 무릎 위에 올라가 있으며, 왼쪽 손으로는 두루마리를 든 채 축복을 내리고 있다. 성모의 오른쪽에는 콘스탄티누스 대제가 콘스탄티노폴리스를 상징하는 도시의 모형을 바치고 있다. 그 옆에 쓰인 문구는 '위대한 성 콘스탄티누스 대제'라는 뜻을 담고 있다. 성모의 왼쪽에는 유스티니아누스 대제가 서있는데, 하기아 소피아를 상징하는 모형을 성모에게 바치고 있다. 성모의 좌우에 있는 MP와 ΘY라고 쓰여 있는 모노그램은 각각 Mētēr와 Theou를 의미하는데, 한국어로 풀이하면 '신의 어머니'라는 뜻이다.
후진 모자이크.
후진 모자이크는 성상 파괴 운동이 끝난 후 다시 인물의 모습을 표현하기 시작한 단계의 모자이크로 여겨진다. 867년 3월 29일에 미하일 3세와 바실리오스 1세에 의해 공사가 처음으로 명령되었다. 후진의 반형 돔 상부에 위치해 있는데, 성모 마리아가 등받이 없는 의자에 앉아 아기 예수를 안고 있는 모습을 묘사하고 있다. 그녀가 앉아있는 의자와 받침대는 모두 보석으로 장식되어 있다. 모자이크는 황금색 타일을 배경으로 박혀 있는데, 6세기의 성상 파괴 운동으로 인해 파괴되었던 것을 9세기 들어 다시 복원한 것으로 생각된다.
알렉산드로스 황제 모자이크.
알렉산드로스 황제 모자이크는 아야 소피아 2층의 후미진 천장 구석에 위치해 있기에, 아야 소피아를 처음 방문하는 사람이라면 찾기가 쉽지 않다. 알렉산드로스 황제가 정식 예복을 갖춘 채 오른손에는 두루마리를, 왼손에는 보주를 든 모습을 그리고 있다. 포사티 형제들의 기록에 의하면 이 모자이크는 1849년까지 잘 보존된 채로 있었고, 1894년의 대지진으로 파괴된 것으로 추정된다. 이 모자이크는 1958년에 아야 소피아를 다시 복원하며 발견되었다. 아야 소피아의 다른 모자이크들과는 다르게 이 모자이크는 회칠되지 않은 채로 그냥 그 위에 물감만 칠해 가려져 있었고, 그 주위의 모자이크들도 거의 온전한 상태로 남아 있었다. 이후 복원 사업을 걸쳐 완전한 모습으로 대중들에게 공개되었다.
조이 여제의 모자이크.
조이 여제의 모자이크는 상부 갤러리 남부의 동쪽 벽에 위치해 있다. 11세기에 만들어진 것으로 추정된다. 모자이크 중앙에는 검푸른 옷을 입은 예수가 황금빛 배경을 바탕으로 오른손으로는 축복을 내리며, 왼손으로는 성경을 들고 앉아있다. 그의 머리 양쪽 옆에 쓰인 문구는 IC와 XC인데, 이는 Ιησούς Χριστός의 모노그램이다. 그의 양 옆에는 정식 예복을 갖춰 입은 조이 여제와 콘스탄티노스 9세가 서있다. 콘스탄티노스 황제는 지갑을 예수에게 바치는 모습을 하고 있는데, 이는 황실의 교회에 대한 기부를 상징하는 것이다. 또한 조이 여제도 두루마리를 쥐고 있는데, 이 또한 황실의 기부를 상징하는 것이다. 콘스탄티노스 황제의 머리 위에 쓰여 있는 문구는 '콘스탄티노스, 그리스도의 축복을 받은 경건한 황제, 로마인들의 왕, 모노마호스"라는 뜻이다. 조이 여제 위에 쓰인 문구는 '조이, 매우 경건한 황비'라는 뜻이다. 조이 여제는 결혼을 세 번 했기 때문에, 남편이 바뀔 때마다 모자이크에 새겨진 남편의 얼굴도 바뀌었다. 첫 번째로는 로마노스 3세, 두 번째는 미하일 4세, 그리고 마지막으로 콘스탄티노스 9세의 순서로 차례대로 얼굴이 바뀌었다는 것이다. 다만 몇몇 학자는 이 얼굴들이 전대 황제와 황후의 얼굴을 긁어내고 자신들의 얼굴을 갖다 붙인 것이라고 주장하기도 한다.
콤니노스 모자이크.
콤니노스 모자이크도 상부 갤러리 남부의 동쪽 벽에 자리한다. 1122년에 만들어졌다. 성모 마리아가 검푸른 베일을 쓴 채로 전통적인 비잔틴 형식으로 그려져 있다. 그녀는 아기 예수를 무릎 위에 안고 있는데, 아기 예수는 오른손으로 축복을 내리며 왼손으로 두루마리를 쥐고 있다. 그녀의 오른쪽에는 요안니스 2세 콤니노스가 있는데, 그는 황실의 교회에 대한 기부의 상징인 지갑을 쥐고 있다. 성모 왼쪽에는 이리니 황후가 서있는데, 종이를 들고 있는 채로 상징적인 예복을 입고 있다. 인접한 공간에는 당시 황태자였던 알렉시오스 콤니노스가 그려져 있는데, 수염이 없는 젊은 모습으로 형상화되어 있기에 그가 17살에 황태자로 즉위하였을 때의 모습을 나타낸 것이라고 추측된다. 이 모자이크는 조이 여제의 모자이크와도 상당히 비교가 자주 되는 편이다. 콤니노스 모자이크가 약 1세기 정도 후에 만들어진 것인데, 이리니 황후의 모습에는 곱슬머리, 붉은 뺨, 회색 눈과 같은 헝가리인의 전형적인 모습이 그대로 표현이 되어있는 등 훨씬 자세하게 묘사되어 있다. 또한 황제는 훨씬 더 근엄한 얼굴로 묘사되어 있기도 하다.
데이시스 모자이크.
데이시스 모자이크는 1261년에 만들어졌다. '데이시스'란 애원, 혹은 간청과 같은 의미를 지닌다. 이 모자이크는 57년간의 로마 가톨릭 신앙을 버리고 다시 동방 정교 신앙으로 돌아간다는 것을 기념하여 만들어졌다. 상부 갤러리에 있는 황실 모자이크들 중 세 번째 순서로 관람할 수 있다. 이 모자이크는 아야 소피아의 수많은 모자이크들 중 최고의 걸작으로 일컬어지는데, 모자이크 속 인물들의 인간적인 표정과 부드러운 색조가 타 모자이크들에 비해 훨씬 뛰어나기 때문이다. 이러한 특징은 13세기 후반과 14세기 초반의 이탈리아 미술과도 그 궤를 비슷하게 한다. 이 모자이크에는 성모 마리아와 세례자 요한이 심판의 날에 세상을 심판하러 내려온 예수에게 사람들의 죄를 가볍게 해달라고 간청하는 모습이 새겨져 있다. 모자이크의 하부는 심하게 파괴되어 있어 그 원형을 알아보기 힘들다.
북쪽 팀파눔 모자이크.
북쪽 팀파눔 모자이크에는 수많은 성인들이 새겨져 있다. 이 모자이크는 워낙 높고 닿기 힘든 자리에 위치해 있기 때문에 심각한 손상을 피할 수 있었다. 왼쪽에는 성 요한네스 크리소스토모스가, 오른쪽에는 성 이그나티오스가 십자가가 새겨진 백색 법의를 입고 보석으로 장식된 성경을 든 모습으로 새겨져 있다. 성인들의 이름은 그 주변에 그리스어로 새겨져 있어 순례자들이 그들의 이름을 알아볼 수 있도록 하였다. 이 모자이크도 일부가 파괴되어 있기는 한데, 이는 오스만 제국에 의한 고의적인 파괴가 아니라 잦은 지진으로 인한 훼손으로 밝혀졌다.
천사 모자이크.
천사 모자이크는 4명의 각각 다른 천사들의 모습으로 만들어져 있다. 천사들은 신의 보좌 옆에서 신을 호위하는 6개의 날개를 가진 세라핌, 즉 치천사로 추정된다. 동쪽에 있는 천사들의 모습은 모자이크로 이루어진 것이나, 서쪽에 있는 천사 그림 2개는 동로마 제국 시대에 파괴되어 현재는 프레스코화로 재현되어 있다. 오스만 제국 시기에는 천사들의 얼굴이 별이 새겨진 금속 뚜껑으로 덮여 있었으나, 2009년에 복구 작업을 위해 이 뚜껑들을 걷어내고 천사의 얼굴들을 드러내 대중에 공개했다.
다보탑(多寶塔)은 불탑의 형식 가운데 하나다. 평면이 방형(사각형)인 1층 위에 평면이 원형인 상층을 쌓아 전체적으로 사각뿔 모양으로 만든 탑파를 말한다.
다보탑은 『법화경』 견보탑품 제11에 나오는 것으로서, 석가가 영축산에서 법화경을 설하고 있자 다보여래의 탑이 솟아났고, 그 탑 안에 있던 다보여래가 석가를 찬양하며 반좌를 비우고 나와 두 여래가 나란히 앉았다는 데서 유래한다.
브릭스(BRICS)는 경제적으로 빠르게 성장하는 브라질(Brazil), 러시아(Russia), 인도(India), 중화인민공화국(China), 남아프리카 공화국(South Africa)의 앞 글자를 따서 붙인 이름으로, 원래는 경제적 용어로 불리던 말이었지만, 2006년을 기점으로 정식 국제 협력기구를 부르는 별명이 되었다. 원래는 남아프리카 공화국을 제외한 "BRIC"으로 불렀지만, 2010년 남아프리카 공화국이 참여하면서 현재의 명칭으로 굳어지게 되었다.
2001년 당시 골드만삭스의 글로벌경제리서치부문의 헤드였던 짐 오닐(Jim O'Neil)은 이들 네 나라가 2050년에 세계 경제를 주도하는 가장 강력한 나라가 될 잠재력이 있다는 설을 발표했다. 이 때까지 BRICs는 나라의 모임이 아니라 단순한 개념에 불과한 명칭이었다. 2006년 이들 4개국의 외무장관이 모여 고위급회담을 개최하였으며, 2009년에는 최초로 정상회담을 개최함으로써 브릭스는 국가의 모임으로 성격이 변화한다. 본래 공식적인 정부 간 조직은 아니었으나 2009년 이후 매년 정상회담을 열며 선진국의 G7을 견제하는 개발도상국 블록의 형성을 도모하기 시작했다. 2010년 12월 24일에는 남아프리카 공화국이 5번째 정규 회원으로 추가되었다.
2022년부터 회원국 확대를 모색하다가 2023년 남아공에서 열린 제15차 정상회담에서 이집트, 에티오피아, 이란, 아랍에미리트가 새 회원국으로 발표되었고, 2024년 1월 1일을 기해 정식 가입했다. 2025년 1월 6일에는 인도네시아가 합류했다.
2006년 4개국의 외무장관이 유엔총회 토론 이후 뉴욕에서 만나 일련의 고위급 회의를 시작하였다. 2009년 6월 16일 예카테린부르크에서 처음으로 공식 정상회담이 열려 룰라 다 실바, 드미트리 메드베데프, 만모한 싱, 후진타오가 참석했다. 이들은 새로운 글로벌 기축 통화의 필요성을 강조하였는데 사실상 미국 달러의 지배력에 대한 견제 목적이 있다고 여겨진다.
2010년 12월 24일에는 남아프리카 공화국이 중국의 가입 초대를 받고 다른 국가의 승인을 거쳐 회원국이 되었다. 이때부터 "BRIC"이 아닌 "BRICS"으로 이름이 바뀌었다. 2011년 제이콥 주마 남아공 대통령이 중국 싼야에서 열린 BRICS 정상회담에 참석하였다. 2014년 각자 자본금을 분담하여 운영하는 신개발은행의 창설이 발표되었다. 주요한 대출 초점은 인프라 프로젝트이다.
남아공 가입 이후 여러 신흥국들이 가입 의사를 표명하여 확장 논의가 있어 왔다. 우크라이나 침공 이후 러시아의 블라디미르 푸틴 대통령에 대한 국제형사재판소(ICC)의 체포영장이 발부되자 남아공은 정상회담 참석을 위한 면책특권을 부여하겠다고 발표하였으나 2023년 7월 블라디미르 푸틴은 개인적으로 참석하지 않겠다는 의사를 밝혔다. 2023년 8월 남아공 요하네스버그에서 열린 제15차 BRICS 정상회담에서 남아공의 시릴 라마포사 대통령은 또다른 신흥국 총 6개국(아르헨티나, 이집트, 에티오피아, 이란, 사우디아라비아, 아랍에미리트)이 블록에 가입하도록 초대했다고 발표하였는데, 이 가운데 이집트, 에티오피아, 이란, 아랍에미리트 4개국은 2024년 1월 1일에 브릭스에 새로 합류했다. 2025년 1월 6일에는 인도네시아가 브릭스에 합류했다.
추가 회원국.
2023년 8월 24일에 남아프리카 공화국 요하네스버그에서 열린 제15차 브릭스 정상회의를 통해 아르헨티나, 이집트, 에티오피아, 이란, 사우디아라비아, 아랍에미리트의 브릭스 합류가 정식 승인되었다. 이 가운데 이집트, 에티오피아, 이란, 아랍에미리트는 2024년 1월 1일부터 회원국 자격을 획득했다.
원래 계획에서는 아르헨티나, 사우디아라비아도 합류할 예정이었다. 그러나 2023년 11월에 실시된 아르헨티나 대통령 선거를 통해 대통령으로 당선된 하비에르 밀레이가 아르헨티나의 브릭스 합류 계획을 철회하겠다고 밝히면서 무산되었다. 사우디아라비아는 2024년 현재까지 브릭스 가입 절차에 들어가지 않은 상태이다. 한편 알제리는 2023년에 브릭스 합류를 추진했으나 2024년 9월에 철회했다. 2025년 1월 6일에는 인도네시아가 브릭스에 합류했다.
천문학에서 말단충격(Termination Shock)이란, 태양 영향력의 한계를 구분짓는 경계의 일종이다. 이 경계면은 초음속이던 태양풍 입자가 은하의 성간매질과의 충돌에 의해 아음속으로 떨어지는 지점이다. 이러한 충돌은 압축, 가열, 그리고 자기장의 변화를 유도한다. 말단충격은 태양으로부터 100 AU 정도일 것이라고 추측된다. 하지만 태양플레어 활동에 따라, 즉 태양으로부터의 가스나 먼지 방출의 변화에 따라 그 거리는 크게 변하는 것으로 생각된다.
말단충격이 발생하는 이유는 태양풍 입자의 속도는 400 km/s인 반면, 매질에서의 전파속도는 50 km/s이기 때문이다(충격파 문서를 참조). 비록 매우 낮은 밀도일지라도 성간매질은 일정한 압력을 지니고 있다. 반면 태양으로부터 나오는 태양풍의 압력은 강하기는 해도, 거리가 멀어질수록 급격히 약해진다. 즉 태양으로부터 충분히 먼 곳에서, 성간매질의 압력은 태양풍을 느리게 만들 수 있다. 태양풍은 아음속으로 떨어지며, 이는 충격파, 즉 말단충격을 형성한다.
톰스크주()는 러시아의 연방주체 (주)이다. 남동쪽으로 서시베리아 평원, 남서쪽으로 시베리아 연방관구에 있다. 그것의 행정 중심지는 톰스크의 이다. 인구: 1,047,394명().
현재 주를 구성하는 영토의 개발은 17세기 초에 시작되었다. 톰스크 자체는 1604년에 설립되었다. 주의 영토 중 일부는 타이가 숲과 늪으로 덮여 있어 접근이 불가능하다. 톰스크주에는 북반구에서 가장 큰 늪인 바슈간늪이 있다. 이 주는 크라스노야르스크 변경주과 튜멘, 옴스크, 노보시비르스크, 케메로보주와 경계를 접하고 있다.
러시아인이 91%를 차지한다. 타타르인, 우크라이나인, 독일인, 추바시인, 벨라루스인, 바시키르인과 유대인도 거주한다.
프랑스령 기아나() 또는 귀얀주()는 남아메리카에 있는 프랑스의 해외 영토(레지옹)이다. 수도는 카옌()이다. 면적은 83,854km2로 남한(100,210km2)보다 작다. 인구는 26만 명으로 남한 인구의 이다.
원래 이 지역에는 옛날부터 카리브족, 아라와크족 등의 인디오가 거주하고 있었다. 1604년 프랑스의 앙리 4세 국왕의 명령을 받은 프랑스의 탐험가들이 기아나에 항구를 건설한 이후에 아마존강 유역을 조사했다. 이를 계기로 기아나에서는 프랑스 출신 이주자들이 유입되었다.
1638년에는 카옌이 설립되었으며 1664년부터 본격적인 정착이 시작되었다. 1667년 네덜란드 브레다에서 체결된 브레다 조약에 따라 프랑스는 네덜란드, 영국과 함께 기아나를 분할했다.
1809년에는 포르투갈이 기아나를 일시적으로 점령하기도 했지만 1814년 파리 조약에 따라 프랑스에 반환되었다. 1968년에는 기아나 우주 센터가 설치되었다.
북쪽과 동쪽으로는 대서양, 서쪽으로는 수리남, 남쪽으로는 브라질과 접한다. 프랑스령 기아나는 카리브해의 프랑스어권 국가와 상당히 문화적 연관성이 있지만 지리적 특성으로 인해 카리브해권에 포함되지 않는다.
프랑스령 기아나는 두 개의 주요 지형으로 나뉜다. 해안 지방에 절대 다수의 사람이 살고 있으며 열대 우림 지역에는 봉우리가 이어지면서 브라질과 맞닿는다. 가장 높은 봉우리는 벨뷔 드 리니니(Bellevue de l'Inini)로 851m이다. 주위에는 여러 섬이 분포하며 악마섬(île du Diable)이 대표적이다.
북부 지역에는 댐이 연이어 지어져 있어 전기 생산을 담당하며 인공 호수를 만들고 있다. 여러 강이 분포하는 것으로 알려져 있다.
해외 프랑스 속령 중 면적이 가장 넓고, 유일하게 섬이 아닌 대륙과 연결된 지역이다.
프랑스령 기아나의 기후는 열대 우림 기후가 지배적이다. 적도와는 위도 6도 이내에 위치한 데다 고도도 평탄한 수준이어서 일년 내내 덥고 습한 기후를 보인다. 적도 수렴대와 뇌우 유발지대에 속해 있어 일 년 내내 전국적으로 강우량이 높다. 특히 대부분 지역에서 12월부터 7월까지 높은 강우량을 기록하며, 이 기간 동안의 월간 평균 강수량은 330mm에 달한다.
8월부터 11월까지 동부 지역은 따스한 건기에 접어들어 강수량이 100mm 미만을 기록하며, 9월과 10월에는 평균기온이 38°C를 넘어선다. 프랑스령 기아나의 동부는 열대 몬순 기후 (쾨펜의 기후 구분법: Am)으로 분류되며, 서부의 생로랑뒤마로니는 열대 우림 기후 (Af)에 해당된다.
언어는 프랑스어가 공용어로서 약 25만명이 모어로 쓴다.
종교는 로마 가톨릭교회가 54%를 차지한다. 공용어는 프랑스어이나 크레올어도 사용한다. 일부는 자신들의 언어를 사용하며, 포르투갈어, 영어, 중국어, 인디오 언어도 사용된다.
프랑스령 기아나는 프랑스의 지원금을 비롯해 경제적으로 상당 부분 의존한다. 주요 산업은 수산업으로서 전체 수출의 4분의 3을 차지하며 금광과 목재도 주요 자원이다. 기아나 우주 센터가 GDP 전체의 25%를 벌어들이는 몫을 하며 1,700명의 사람이 이곳에서 일할 정도다. 농업을 비롯해 산업재 생산은 거의 없다.
관광업이 성장하는 추세에 있지만 실직률이 큰 문제거리인 것으로 알려져 있어 정확한 통계는 없지만 대략 20~30%에 달하는 실직률이 존재한다. 프랑스령 기아나는 실질 소득을 계산하면 2004년 기준 미국 달러 16,030달러(12,887 유로)였으며 전체 유럽 연합 평균의 59.9% 수준이다.
프랑스령 기아나는 프랑스의 일부로서 유럽 연합의 일원이며, 유럽 외 영토로는 가장 넓은 지역이자, 가장 긴 국경선을 지니고 있다 (덴마크의 속령인 그린란드는 1985년 유럽공동체 탈퇴). 스페인의 세우타, 멜리야와 함께 섬이 아닌 속령이기도 하다.
프랑스의 속령으로서 국가원수는 프랑스 공화국 대통령이며 행정수반은 프랑스 총리가 맡는다. 프랑스 정부는 프랑스령 기아나의 방위와 외교 등 국가적 의무를 다할 책임이 존재한다.
프랑스령 기아나의 주지사 (prefect)는 프랑스 대통령이 임명하며, 주청사는 수도 카옌에 자리해 있다. 주지사는 프랑스령 기아나의 지방정부를 대표하며, 지역의회로는 기아나 의회가 존재한다. 프랑스 상원과 하원에 각각 2명의 국회의원을 보낸다.
프랑스령 기아나의 행정구역은 3개 아롱디스망과 22개 코뮌으로 나뉜다.
영화 《빠삐용》의 무대가 되는 교도소인 악마섬(île du Diable)이 이 곳에 위치해 있다. 이 교도소는 1852년부터 정치범 수용소로 사용되었을 정도로 유형지로 악명높았던 곳이며 1953년에 폐쇄되었다.
툴라주()는 러시아의 연방주체 (주)이다. 지리적으로는 유럽 러시아에 위치하고 행정적으로는 중앙 연방관구의 일부로, 면적은 이다. 인구는 이다. 툴라는 가장 큰 이자 주의 행정중심이다.
툴라주는 북쪽으로 모스크바주, 동쪽으로 랴잔, 남동쪽으로 리페츠크, 남서쪽으로 오룔, 서쪽으로 칼루가와 접한다. 툴라주는 러시아에서 가장 발전되고 도시화된 영토 중 하나다, 그리고 대부분의 영토는 인구 100만 명이 넘는 인 툴라-노보모스코프스크 응집을 형성한다.
2005년 툴라주 인구는 162만 1.900명이다. 1인당 인구 밀도는 2005년에는 63,1명/km2이었다.
나뭇진(--津) 또는 수지(樹脂)는 나무에서 분비되는 탄화수소로 된 끈끈한 진(津)을 말한다. 나무가 스스로의 상처를 보호하거나 곤충과 균류를 죽이는 데에 쓰는 것으로 알려져 있다. 또한 신진 대사 과정에서 초과 생산된 물질이 배출되기도 한다. 수지는 오래전부터 광택제나 접착제로 쓰여 왔다.
합성 수지.
합성 수지(synthetic resin)는 인공적으로 합성된 고분자 물질 가운데 점성이 있고 굳어질 수 있는 액체를 말한다. 처음에는 액체 상태이나 완전히 경화되어 굳으면 단단한 고체 상태가 된다. 합성 수지의 종류로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 폴리우레탄 수지 등 여러 가지 종류가 있다. 이온 교환 수지는 물 정화에 쓰인다.
사우스조지아 사우스샌드위치 제도(South Georgia and the South Sandwich Islands)는 대서양 남쪽에 있는 영국의 해외 영토이다. 가장 큰 섬인 사우스조지아섬과 그보다 작은 섬들로 이루어진 사우스샌드위치 제도로 이루어져 있다.
극도로 차가운 해류가 섬 주변을 찬공기로 만들기 때문에 기후 변화가 무쌍하고 독한 편이다. 겨울의 경우 가장 높은 기온이 0도 정도이고 여름인 1월이 돼서야 10도 정도로 올라간다. 겨울의 최저 기온은 영하 5도 정도이고 영하 10도 밑으로 떨어지는 경우는 거의 없다. 평균 강수량은 1,500mm로 다소 많은 편이며 1년 내내 대부분의 경우 눈이나 진눈깨비, 기타 종류의 강우가 내린다.
편서풍이 일 년내내 불며 기후에 영향을 끼친다. 이 때문에 동쪽 지방이 좀 더 따뜻한 편이다. 주변 날씨가 좋지 않은 경우가 많은 탓에 배로 사우스조지아 제도에 가기란 상당히 어렵다.
제도 주위의 바다는 남극 해류에 의해 항상 차갑다. 이 때문에 겨울에는 유빙이 자주 출몰하기도 하며 남쪽 지방일수록 이 기간이 더 길어서 보통 5월에서 11월 후반까지 이 현상을 볼 수 있다.
지자기폭풍(地磁氣暴風, )은 지구 자기권의 일시적인 혼란을 가리킨다. 코로나 질량 방출, 코로나 구멍, 혹은 태양 플레어 등이 발생하고 나서 일반적으로 24 - 36 시간 후에 태양풍의 충격파가 지구 자기장을 강타하며, 지자기 폭풍을 유발한다. 이러한 현상은 충격파가 지구를 향해 다가올 경우에만 발생한다. 태양풍의 자기권에 대한 압력은 태양의 활동에 따라 증가하기도, 감소하기도 한다. 이러한 압력의 변화는 이온층에 전류 변화를 가져온다. 지자기 폭풍은 대개 24 - 48 시간 계속되지만, 때에 따라서 며칠을 지속하기도 한다.
태양풍은 태양으로부터 N또는 S의 극성을 지니고 있는 자기장을 가지고 온다. 만약 폭발적인 태양풍이 지구의 자기권과 접촉해서 이를 확대하거나, 혹은 태양풍이 남쪽 방향의 극성을 지니고 있다면, 지자기 폭풍을 예상할 수 있다. 남쪽 방향의 자기장은 태양측 지구 자기권계면의 자기 재결합을 유발하며, 자기 에너지 및 입자 에너지를 지구 자기권에 급격하게 분사한다.
지자기 폭풍 동안에, 이온층의 F2 층은 불안정해지고, 조각나며, 심지어 없어지기도 한다. 지구의 북극 및 남극 부분에서는 오로라가 관측되기도 한다.
지자기 폭풍의 효과.
인간에의 방사능 피해.
강렬한 태양 플레어는 핵폭발 시 약한 에너지 방출에 의해 유발되는 피해와 맞먹는 피해를 유발하는 고에너지 입자를 방출한다. 지구의 대기와 자기권은 지상의 생명체를 이러한 피해로부터 지켜 주지만, 우주비행사는 잠재적으로 방사능에 치명적인 피해를 입을 우려가 있다. 고에너지 입자가 살아있는 세포를 관통할 경우, 유전자 손상, 암, 혹은 다른 건강 관련 문제의 원인이 될 수 있다. 다량 노출될 경우 즉각 치명적이 될 수도 있다. 30 MeV 이상의 태양 양성자는 특히 해롭다. 1989년 10월, 태양은 고에너지 입자를 방출했는데, 만약 달에서 단지 우주복만을 입은 우주 비행사가 이 폭풍을 정면으로 맞았다면 거의 즉사 했을 만한 양이었다. 이 경우의 방사능 노출 예상치는 7000 rem 정도나 되었다(달 토면 아래 방공호에 피신할 시간이 있다면, 미량의 방사능에만 노출되었을 것이다). 미르 우주 정거장의 우주 비행사는 지상에서의 방사능 1년 노출치의 약 두 배에 해당하는 방사능에 매일 노출 되며, 1989년 말의 태양 폭풍 동안에는 1년치의 방사능 노출 한계를 단 몇 시간에 채울 수 있었다.
태양 양성자 사건은 고고도에서 비행하는 비행기 탑승객에 보다 많은 방사능을 노출시키기도 한다. 비록 위험성이 낮기는 하지만, 인공 위성 검출기는 이러한 태양의 현상을 감시하며 승무원 등의 방사능 노출 정도를 줄이기 위해 항로나 고도를 조정하도록 도움을 준다.
태양은 지구 대기 순환을 야기하는 열기관이다. 비록 태양이 에너지의 원천으로 오랜 기간 가정되었지만, 근래의 태양 상수의 측정은 태양의 에너지가 11년의 태양 주기 동안 0.2%까지도 변할 수 있다는 것을 보여준다. 또한 0.5%에 이르는 일시적인 감소도 관측된 적이 있다. 대기 과학자들은 이러한 변화는 매우 중요하며, 시간이 지남에 따라 환경을 변화시킬 수 있다고 경고한다. 식물 성장은 태양의 11년 주기의 태양 흑점 및 22년 주기의 자기 주기에 따라 변한다는 것을 나이테로 증명한다.
태양 주기가 지난 300년간 거의 일정했음에도, 17세기와 18세기 사이의 70년 동안 매우 적은 수의 흑점이 관측된 시기가 있다(망원경이 널리 사용된 것에 비해). 이러한 흑점수의 감소는 유럽에서 소빙하기를 유발했으며, 태양과 환경의 관련을 보여준다. 최근, 태양의 변화와 환경과의 보다 직접적인 관련이 언급되었다. 적도 근처의 성층권 기류는 태양주기에 따라 방향이 변한다는 것이다. 이러한 기류의 변화가 어떻게 지구의 순환 방식 및 기상에 영향을 주는지에 관한 연구가 현재 진행 중이다.
양성자 사건 동안은 보다 많은 고에너지 입자가 지구의 중간 대기층에 돌입한다. 이러한 입자는 분자의 이온화를 야기하며, 대기 중의 오존을 파괴하는 화학 물질을 생성하는데, 이로 인해 더 많은 양의 해로운 태양 자외선이 지표면에 도달한다. 1982년의 태양 양성자 사건 때에는 오존 밀도가 일시적으로 70% 감소하기도 했었다.
지자기장의 변화가 생물계에 영향을 준다는 많은 증거가 있다. 육체적으로 스트레스 받는 인간의 생태 시스템은 지자기장의 변화에 기인한다는 연구도 있다.
태양의 변화가 생물체에 미치는 영향에 관해 가장 자세히 연구된 사례는 아마도 지자기 폭풍 동안의 전서구의 비행 능력의 저하일 것이다. 비둘기 및 돌고래나 고래와 같은 다른 이주 동물은 신경 세포로 둘러싸인 자철광으로 구성된 내부 방향 기관을 가지고 있다. 비록 이것이 방향 설정을 완전히 결정하는 요인은 아닐지라도, 많은 비둘기가 임무에 실패하는데, 즉 단지 일부의 전서구만이 원래의 장소로 돌아온다는 것이다. 이러한 실패가 지자기 폭풍 때 발생하므로, 비둘기 관리사는 지자기 경보 및 경고를 수용하는 방법을 배운다.
많은 통신 시스템은 무선 신호를 이온층에 반사시킴으로써 원거리 통신을 한다. 이온층 폭풍은 모든 고도에서의 무선 통신에 영향을 미칠 수 있다. 일부 무선 주파수는 흡수되며 일부는 반사되는데, 이는 신호에 기복을 주며, 예측하지 못할 진로를 가지게 한다. 텔레비전나 라디오 방송은 비교적 태양 활동에 영향을 받지 않지만, 지상-공중, 배-해안, 아마추어 무선 등은 자주 혼란이 야기된다. 고주파 무선 사용자는 통신 연결을 유지하기 위해 태양 및 지자기 경보를 참고해야 한다.
일부 군사 탐지 및 조기 경보 시스템 역시 태양 활동에 영향을 받는다. 가시거리 외 레이다는 원거리의 비행기 및 미사일을 감시하기 위해 이온층에 신호를 반사시킨다. 지자기 폭풍 동안 이 시스템은 무선 혼란에 심하게 방해를 받는다. 일부 잠수함 탐지 시스템은 위치 추적 기술로 잠수함의 자기적 서명을 사용한다. 지자기 폭풍은 이러한 자기 신호를 왜곡한다.
미국 연방 항공청은 일상적으로 태양 폭발의 경보를 수신해서 통신 문제를 인지하고 불필요한 유지 보수를 없애고 있다. 항공기와 지상 통신 기지가 태양과 일렬로 놓인다면 무선 주파수 전파 방해가 발생할 수 있다. 이는 지구와 인공 위성 그리고 태양이 일렬일 때에도 마찬가지로 발생할 수 있다.
과거의 전보 통신선 역시 지자기 폭풍에 영향을 받았다. 전보는 데이터 전송을 위해 수 마일 이상의 긴 전선을 사용했다. 긴 전선을 사용하는 전보는 고리 전류에 의해 발생하는 파동에 쉽게 영향을 받는 구조였다. 지자기 폭풍에 의해 유도되는 전류/전압은 전지의 극성과 반대일 경우 원래 신호를 감소시키며, 전지의 극성과 동일할 경우는 신호를 너무 증폭해 버리기도 했다. 후자의 경우, 일부 통신원은 전지를 분리해서 대신 유도 전류를 전력원으로 사용하도록 교육 받기도 했다. 극단적인 경우에, 유도 전류는 너무 강해서, 수신측의 코일이 타 버리기도 했으며, 통신원은 전기 충격을 받기도 했다. 지자기 폭풍은 해저 케이블을 포함하는 장거리 전화선에도 영향을 미친다.
항법 시스템.
GPS, LORAN, 오메가 항법 시스템은 태양 활동이 신호 진행을 방해할 때 영향을 받는다. 오메가 시스템은 전 세계에 걸쳐 8 개의 송신기를 가지고 있다. 비행기나 배는 자신의 위치를 판단하기 위해 이 송신기에서 발신하는 극저주파 신호를 수신한다. 태양 활동이나 지자기 폭풍 동안, 시스템은 수 마일 이상 차이 나는 부정확한 항법 정보를 제공한다. 항해사가 양성자 사건이나 지자기 폭풍이 진행 중이라는 경고를 받으면, 백업 시스템으로 변경한다.
GPS 신호는 태양 활동이 이온층의 밀도에 갑작스러운 변화가 생길 경우 GPS 신호가 발광하며 영향을 받는다. 이온층 교란 동안의 GPS 신호의 발광 현상은 이온층 변화 실험을 통해 HAARP에서 연구되었다. 또한 페루의 미국 과학 재단 적도 이온층 관측소에서도 연구되었다.
인공 위성.
지자기 폭풍 및 증가된 태양 자외선 방출은 지구의 상부 대기를 가열하며, 팽창하도록 한다. 가열된 공기는 올라가며, 1000 km 정도 고도의 인공 위성 궤도의 밀도가 급격히 상승한다. 이는 인공 위성이 마찰력을 받도록 하며, 속도가 떨어지고, 궤도를 수정하게 한다. 저궤도 위성이 정기적으로 고고도로 올라가지 않는다면, 천천히 떨어지며, 언젠가는 지구 대기에 부딪혀 산화하고 말 것이다.
Skylab은 예상보다 높은 태양 활동의 결과로 너무 빨리 지구 대기로 재돌입한 예이다. 1989년 3월의 거대한 지자기 폭풍 동안, 미국 해군의 항법 위성 중 4개가 일주일 사이에 작동하지 않게 되었다. 또한 Solar Maximum Mission 위성 역시 같은 해 12월 Skylab과 같은 운명에 처해졌다.
인공 위성의 취약성은 위치에도 영향을 받는다. 남대서양의 SAA 지역은 위성이 지나가기에 매우 위험하다.
기술의 발전으로 말미암아 많은 기기들이 더 작아졌지만, 이러한 소형화 기기는 강한 태양 입자에 더욱 위험하다. 고에너지 입자는 마이크로칩에 물리적인 피해를 야기하며, 위성 내부 컴퓨터의 명령어를 변경할 수도 있다.
차등 충전.
인공 위성 동작을 저해하는 다른 문제는 차등 충전이다. 지자기 폭풍 동안, 전자와 이온의 수와 에너지가 증가한다. 인공 위성이 이러한 고에너지 환경을 통과할 때, 인공 위성에 부딪히는 하전 입자는 위성체의 각 부분을 다른 전압으로 충전시킨다. 결국 위성체 부품 간에 전기 아크(방전)가 발생하고, 고장이 나게 된다.
대량 충전.
대량 충전(Bulk Charging) 혹은 과충전(Deep Charging)은 입자, 주로 전자가 위성체의 외곽부를 뚫고 들어와 내부 기기에 전하를 충전시킬때 발생한다. 어떤 부품에 충분한 양의 전하가 모이면, 다른 부품에 방전을 시키게 된다. 이러한 방전은 잠재적으로 위성의 전자 시스템에 해를 끼친다.
지질 탐사.
지질학자들은 지구 자기장을 이용하여 지하의 암석 구조를 파악한다. 측지 탐사가는 석유, 가스, 광물을 탐색하는데, 이러한 탐색은 지자기가 조용할 때, 그래서 원래의 자기 구조가 드러날 때 가능해진다. 일부 탐사가는 지자기 폭풍 동안 작업하는데, 지저 전류가 변하는 모양을 이용해 지하 석유나 광물을 파악하는 것이다. 이러한 이유로, 많은 탐사가들은 지자기 폭풍 경보를 이용해서 활동을 계획한다.