우주에서 지구의 대기로 낙하하는 전자와 대기중의 분자들이 서로 충돌하면 빛을 발산하게 됩니다. 이것이 오로라 입니다. 이 빛은 태양빛보다 약하여 주로 밤에 관찰할수 있습니다. 주로 극지방에서 나타나는 이유는 태양에서 날아오는 대전입자가 지구가까이에 오면 대부분 지구자기장 밖으로 흩어지지만 그중 일부는 지구자기장에 붙잡혀 남북으로 왕복운동을 하게 됩니다. 하여 대전입자들은 양 극지방에만 모이게되어 양극지방에서 오로라가 나타나게 됩니다.
하전입자는 전하를 띠는 입자들을 의미합니다. 보통 우주선이라고도 합니다. 우주에서 날아오는 입자인 우주선이 지구로 들어오는데 이때 전하를 띠고 있으면 지구 자기장에의해 나선운동을 합니다. 그리고 자기장이 강한 고위도에서 나선운동이 강하게 일어나죠. 나선운동을 하며 대기에 있는 기체와 부딪히며 빛을 발하는데 이를 오로라라고합니다.
빛이 나는 원리는 기체 분자에 존재하는 전자의 에너지 상태가 외부 우주선과의 충돌로 높은 에너지 상태가 됩니다. 그리고 다시 안정적인 상태로 돌아가려고 낮은 에너지 상태로 돌아가는데 이때 손실 되는 에너지가 빛으로 방출 되어 우리 눈에 들어오게 되는것이죠. 기체의 종류와 에너지의 차이에 따라 다른 파장의 빛을 방출하므로, 빛의 색도 달라지는 것입니다.
오로라는 태양에서 나오는 태양풍 속에 있는 전기성을 띈 플라즈마 입자가 지구의 자기장에 이끌려 대기로 진입하면서 공기분자와 충돌해 에너지가 빛으로 전환되는 현상입니다. 태양풍은 태양의 흑점이 활발할때 강하게 나타나게 되는데요. 때문에 태양의 흑점과 오로라의 발생은 밀접하게 관계되어 있답니다.
태양에서 방출된 태양풍 속 전하를 띈 입자들이 지구로 날아오게 되면 지구의 보호막이라고 할 수 있는 자기장에 의해 대부분 밖으로 흩어지게 되지만 일부가 자기력선을 따라 자기장의 중심인 북극과 남극으로 모이게 됩니다. 이렇게 자기장을 따라 지구로 이끌려오는 입자들이 지구의 대기층과 충돌하면서 빛을 내는 것이 바로 오로라인 것이죠.
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