안녕하세요. 김현준 과학/경제·금융전문가입니다.
1. 오로라 발생원리
오로라는 태양풍 속에 있는 전기적인 성질을 가진 플라즈마 입자가 지구의 자기장에 이끌려 대기로 진입하면서 공기 분자와 충돌, 마찰하여 에너지가 빛으로 전환되는 광전 현상입니다.
즉, 태양에서 흑점활동이 활발할 때 방출되는 태양풍이 있는데 그 태양풍 내 전하를 띈 입자들이 우주 여러 방면으로 가지만 그 중에서 지구로 날아오는 것도 있고, 이는 지구에 도달했을 때 대부분 튕겨나가지만 일부는 지구를 둘러싸고 있는 자기력선을 따라 자기장의 중심인 북극과 남극으로 모이게 됩니다. 이때 모인 일부 태양풍 내의 플라즈마 입자가 지구의 대기층과 충돌하면서 그 플라즈마 입자가 가진 에너지가 빛에너지로 전환하면서 나오는 빛이 바로 오로라인 것입니다. 따라서 오로라 현상이 관찰된다는 것은 태양으로부터 오는 강력한 태양풍으로부터 지구 자기장이 지구를 보호하는 역할을 잘 하고 있다는 증거입니다.
2. NASA 검증
2008년 NASA에서 공식적으로 인공위성을 통해 지구 자기장의 변화를 측정한 결과, 오로라를 발생시키는 원인으로 '소폭풍(서브스톰)' 이 자기선의 재결합에서부터 시작된다는 것을 측정했다고 발표했습니다. 소폭풍이란 지구 자기장에서 일어나는 강력한 에너지 분출 현상으로, NASA 연구진에서는 인공위성을 이용해 에너지 수준을 관찰하던 중 태양으로부터 흘러나온 자기권의 꼬리에서 소폭풍이 일어나는 것을 발견했으며, 자력선들의 에너지 수준이 강해지면서 서로 접근하다가 마침내 재결합해 폭풍을 일으킨다는 것을 밝혔습니다.
3. 우리나라 밤하늘에서 볼 수 없는 이유
태양풍은 자기력선을 따라 극지방 (북극, 남극)으로 이동하여 모인 뒤 대기상층부와 충돌, 마찰을 통해 발생하므로 우리나라를 비롯하여 극지방이 아닌 곳에서는 관찰하기 힘듭니다. 따라서 극지방과 가까운 아이슬란드, 그린란드 등 북유럽 혹은 미국 알래스카, 캐나다 등지에서 관측 가능한 것으로 알려져 있고, 남극에서도 관찰이 가능합니다. 그래서 오로라를 극지방에서 관찰 가능하다고 하여 극광 이라고도 합니다.
4. 오로라 색상의 다양성
오로라는 다양한 색상으로 나타납니다. 그 이유는 태양풍의 강도 (태양풍 내 플라즈마 입자의 양과 에너지 상태)와 지구 대기의 상태에 따라 달라집니다.
보통은 녹색으로 보이는데 또한 붉은 색으로 보이는 경우도 있습니다. 이는 산소의 밀도와 관련이 있으며 산소 밀도가 높을 경우 녹색, 밀도가 낮은 경우 붉은 색으로 보입니다. 또한 파랑, 보라 계열의 색은 산소가 아닌 질소의 밀도가 높을 때 발생합니다.
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