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알아두기

하늘 수놓는 빛 오로라

해피호냥 2020. 4. 14. 08:36

밤하늘 가득 수놓는 빛 오로라, 어디서 볼 수 있을까?


오로라(aurora)는 '새벽'이란 뜻의 라틴어로, 1621년 프랑스의 과학자 피에르 가센디가 로마신화에 등장하는 여명의 신 아우로라(Aurora, 그리스 신화의 에오스)의 이름을 딴 것입니다. 극광(極光)이라고도 하고, 북반구에서는 노던 라이트(northern light)라 부르기도 합니다. 동양에서는 적기(赤氣)라고도 합니다. 위도 60도~ 80도의 지역에서 넓게 나타나며, 오로라대(aurora oval)의 크기는 항상 일정한 것이 아니라 태양의 활동에 따라 변한다고 합니다. 커텐처럼 하늘을 수놓는 빛은 너무나 매력적으로 보입니다.


오로라는 태양에서 날아온 대전입자가 지구 자기장과 상호작용하여 극지방 상층 대기에서 일어나는 대규모 방전현상으로, 태양은 항상 양성자와 전자 등으로 이루어진 대전입자를 방출합니다. 태양이 내뿜는 이런 플라스마의 흐름을 태양풍(solar wind)이라 하는데, 태양에서 지구에 도달하는 대부분의 태양풍은 지구의 자기장 밖으로 흩어진다고 합니다. 하지만 일부는 지구의 자기장에 끌려 반알렌대(Van Allen belt)라 불리는 영역에 붙게 된다네요. 반알렌대는 조개 모양으로 지구 주위를 감싸고 있고 극쪽에서는 지표에 근접하는 형태로 휘어있습니다. 대기 속에서 공기 분자와 대전입자가 서로 충돌하면 기체 분자 내부의 전자가 여기(excitation)됩니다. 그리고 원래 상태보다 높은 에너지를 가진 전자가 다시 원래 상태로 돌아오면서 빛을 방출하게 됩니다.



태양풍의 방전현상인 오로라는 지자기와 관련이 있어, 극지방 아무데서나 생기지 않는다고 합니다. 자남극점과 자북극점을 중심으로 한 반경 2,500∼3,000 km인 원둘레 위에서 잘 보입니다. 그래서 이 원둘레를 "오로라 타원체(橢圓體)" 또는 "오로라 오발(Aurora oval)"이라고 부릅니다. "오로라 타원체"의 크기와 폭은 태양의 활동정도, 즉 태양풍의 세기와 자기장의 세기와 방향에 따라 넓어지거나 좁아지고 아래위로 움직이기 때문에 오로라가 반드시 극권이 아닌 위도가 상당히 낮은 남반구나 북반구에서도 생기는 것이 가능합니다. 그래서 북극오로라(Aurora borealis)와 남반구 오로라(Aurora australis)로 구분한다고 합니다. 


태양풍 입자는 지자기의 자력선을 따라 지구로 가까이 들어오면서 양극지방의 상층부에서 주로 산소원자와 질소분자와 충돌 하게 되고, 이 때 충돌하는 높이와 공기성분에 따라 오로라의 색깔이 달라진다고 합니다. 오로라의 빛깔에는 황록색·붉은색·황색·오렌지색·푸른색·보라색·흰색 등 입니다. 보통 지상 90-250 km 상공에서 산소원자와 충돌하면 녹색 오로라가 생고 그보다 높은 곳에서는 산소원자와 충돌해도 적색오로라가 생기는데 적색오로라는 희미해서 잘 보이지 않습니다. 그러나 오로라 활동이 아주 강력해서 에너지가 큰 입자가 대기권의 아래까지 들어오면, 오로라 커튼 아래 낮은 곳에서 질소분자와 충돌해 아주 아름다운 검붉은 빛깔을 띠게 됩니다.


오로라의 세기는 원자를 내는 에너지에 좌우되기 때문에 오로라의 색깔과 세기는 고층대기와 태양풍의 상태를 나타냅니다. 오로라의 밝기는 은하보다 약한 것부터 1등성만 보이는 새벽녘에도 볼 수 있는 것까지 폭넓게 변화하며, 가장 약한 것의 광도를 1이라 하면 가장 강한 것은 1만 정도의 값이 됩니다. 오로라의 하한고도는 드물게 1,000km 이상에 이르는 것도 알려져 있으나 대부분은 90∼150km 범위에 있다고 합니다. 그래서 오로라가 크게 발달하면 하늘의 80% 정도를 채우며, 밝기가 보름달보다 더 밝은 수도 있답니다. 이런 오로라를 볼 수 있다면 좋겠네요. 전 이런 오로라를 보러가는 게 꿈입니다.



오로라는 노르웨이 스발바르제도(12월~2월), 아이슬란드 레이캬비크(9월말~4월초), 캐나다 유콘지역, 옐로나이프, 스웨덴 유카스야르비 같은 곳에서 오로라를 많이 볼 수 있대요. 방송에도 나오고 하니 오로라 투어도 많이 생겨난 편이지만 아무래도 비행기도 한번에 가기 어려운 곳이 많다보니 비용과 시간이 꽤 드는 건 어쩔 수 없겠지요. 그래도 언젠가는 오로라 여행을 갈 계획중이니 지금은 부럽기만 합니다.



발췌 - 지질학백과, 두산백과 

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