하늘에 펼쳐진 커튼 오로라

오로라

주로 지구의 북극권, 남극권 지역에서 관측할 수 있는 천문현상으로 초고층 대기 중에 형형색색의 발광이 나타나는 현상을 말하며 극광이라고도 부릅니다. 북극에 가까운 경우엔 북극광이라고 칭하고, 남극에 가까울 경우엔 남극광이라고 칭합니다. 오로라의 연구는 전자기학의 발전과 함께 발전했습니다.

 

발생 원리는 태양풍의 플라스마가 지구의 자력선을 따라 고속으로 강하하여 지구의 대기에 포함되는 산소나 질소의 원자를 포함하는 기체들과 충돌하면 원자 혹은 분자가 들뜬 상태가 되어 원래의 바닥 상태로 돌아가려는 성질에 의해 발광하는 것으로 알려져 있습니다.

 

태양의 흑점으로부터 나오는 안개 형태의 가스를 태양풍이라고 합니다. 태양풍 주변의 선은 태양풍 자기장, 지구를 감싸고 있는 선은 지구자기장으로 태양풍에 의한 자기장이 지구자기장에 간섭하면서 변형된 자기장을 따라 태양풍 플라스마가 남-북 방향으로 움직이다 양극 가까이에서 대기 입자와 부딪히면서 발광을 일으키는 것입니다.

 

그렇기 때문에 오로라는 태양의 흑점의 활성화와 관계가 있으며, 11년을 주기로 많아졌다 적어지기를 반복합니다. 태양의 활동이 활발해 흑점의 폭발이 아주 크게 일어나면 그만큼 강한 에너지가 발생하기 때문에 지구에 붙잡히는 대전 입자도 매우 많아져, 오로라를 볼 수 있는 지역이 극지방뿐만 아니라 중위도 남쪽으로 확대되기도 합니다.

 

어떻게 태양풍이 지구의 자력권에 들어가는지, 왜 플라스마가 특정 부분에 쌓이는지, 무엇이 계기로 가속되는지 등 발생 원리의 중요한 부분에 대해서는 아직 명확한 견해는 없으나. 가장 유력한 가설은 지구의 자력선이 반대 방향의 자력선과 달라붙는다는 것입니다.

 

광(가시광) 이외에도 각종 전자파나 전류와 자기장, 열 등이 방출되며, 소리(가청음)에 대한 여부는 아직 논란이 있습니다. 북극점과 남극점 근처에서는 오히려 볼 수 없으며 오로라 띠라는 타원위 지역에서 관찰할 수 있습니다. 남극과 북극에서 형태와 빛이 비슷하고, 이것을 공역성이라고 합니다. 지구 이외의 목성, 토성, 화성 등에도 오로라 현상이 있는 것으로 알려져 있습니다. 사람이 지구상에서 맨눈으로 볼 수 있는 오로라의 색은 주로 청색, 녹색, 빨강을 들 수 있습니다.

 

오로라 모양은 지구의 자석에 의해 형성되어 하단이 명확하고 주름이 있어 커튼에 비유됩니다. 하단은 뛰어 들어오는 입자의 한계 고도이지만, 주름은 자력선의 방향이 가시화된 결과입니다. 커튼의 동서 길이는 수천 km, 두께는 약 500m, 하단은 전술한 바와 같이 지상 약 100 km, 상단은 약 300~500km입니다. 오로라의 활동이 활발할 때는 상단은 1000km 이상의 높이가 되기도 합니다. 시간이 지남에 따라 오로라의 형태도 변화하며 밴드(띠), 왕관, 방사상 등 다양한 형태가 있습니다.

 

단순히 커튼 주름의 크기와 수, 커튼을 왜곡하는 방법과 비틀림 방법, 구부리는 방법만으로 구별되며 오로라 자체의 종류가 여러 가지는 아닙니다. 예를 들어 왕관형 오로라는 커튼이 반물처럼 감겨 관측자가 바로 아래에 서 있을 때 관측되며 얇은 선처럼 빛나는 부분을 레이라고 합니다. 이 부분은 오로라 커튼이 수중에 겹쳐서 밝게 보이고, 대부분 수평 방향 (커튼이면 당기는 방향)으로 이동합니다.