‘천상의 커튼’으로 불리는 ‘오로라(Aurora)’. 요즘처럼 추운 겨울에 북유럽과 알래스카 등 고위도 지역에서 많이 관측된다. 극지방의 까만 밤하늘을 수놓는 형형색색의 환상적인 자연현상 때문에 살아서 꼭 봐야 할 ‘버킷 리스트’로 꼽기도 한다. 오로라는 왜 생기며, 얼마나 나타날까? 오로라에 대한 궁금증을 Q&A식으로 안내한다.

태양풍 입자, 지구 자기장이 끌려 공기 분자와 충돌해 빛 내는현상

Q. 오로라는 어떤 자연현상?
A. 오로라는 로마 신화에 나오는 여명의 신 ‘아우로라’를 따 지었다. ‘새벽’이란 뜻을 가진다. 지구에서 맨눈으로 직접 관측 가능한 유일한 우주환경 현상으로, 태양의 활동과 관계가 있다. 즉, 태양에서 방출된 대전입자(플라스마)의 일부가 지구 자기장에 이끌려 대기로 들어오면서 공기분자와 반응해 빛을 내는 현상이다.


지구의 자기장
 

북반구와 남반구 고위도 지방에서 잘 관측된다. 구체적으로 위도 65~80°에서 넓게 나타난다. 그래서 ‘극광(極光)’으로도 불린다. 북극의 빛이라는 뜻에서 ‘노던 라이트(northern light)’라고도 한다. 1년에 200일 이상 발생하는데 상대적으로 밤이 긴 11월부터 이듬해 2월, 밤 9시~새벽 2시 사이에 잘 관측된다. 문헌에 나타난 첫 오로라는 기원전 350년경 바빌로니아에서 발견된 점토판에 새겨진 기록에서다.

 

주로 북·남반구 고위도서 잘 관측… 산소·질소 밀도 따라 색 달라져

 

Q. 오로라는 초록색만 있나?
A. 오로라는 고도에 따라 색깔이 다르게 보인다. 다시 말해 태양풍 입자가 어떤 기체와 충돌하는지에 따라 달라진다. 지구 대기는 대부분 질소(78%)와 산소(21%)로 이뤄져 있다. 태양풍 입자가 산소와 충돌하면 녹색 및 붉은색이 나타난다.


 

지상에서는 낮은 고도에서 나타나는 초록색 오로라를 볼 수 있다. 질소의 밀도가 높은 곳에서는 보라색, 낮은 곳에서는 푸른색으로 나타난다. 그중 녹색 오로라가 자주 발생하며, 적색과 파란색 등의 순이다. 드물게 적색과 녹색에 의해 노란색 오로라도 생긴다. 하지만 고도 200㎞ 이상에서 나타나는 붉은 색 오로라는 눈으로 보기 쉽지 않다. 광원으로부터 빛의 양은 거리의 제곱에 반비례하기 때문이다. 가장 흔하게 관측되는 오로라는 커튼 형이다. 특정한 모양 없이 희미한 녹색 안개처럼 보일 경우도 있다.

Q. 오로라 볼 수 있는 곳은?
A. 오로라 발생 지역은 북극과 남극을 중심으로 도넛 모양으로 분포한다. 이를 ‘오로라 타원체’라고 한다. 북유럽의 아이슬란드, 미국 알래스카, 캐나다 북부 지역, 노르웨이 트롭쇠 등이 여기에 해당된다. 오로라는 밤에만 나타난다고 오해할 수 있다. 하지만 낮에도 발생한다. 태양 빛이 너무 밝아 관측이 불가능할 뿐이다. 오로라는 태양 활동의 결과물이므로, 11년 주기로 태양 흑점 활동이 활발해지는 때를 맞추면 확률이 높아진다. 

Q. 태양계 밖에서도 볼 수 있나?
A. 오로라는 목성과 토성, 천왕성에서도 확인된다. 자기장과 대기가 있기 때문이다. 단, 목성의 오로라는 태양 입자 때문이 아니라 목성의 빠른 자전 속도 때문에 생기는 전기 에너지가 목성 대기와 충돌해서 생기는 것이다.

목성의 오로라
 

토성의 오로라는 붉은색이며 높이가 1000㎞에 달한다. 반면 화성은 자기장이 없어서 오로라가 나타나지 않는다. 국제우주정거장에서 보이는 오로라는 지구 주변을 감싸는 모양이다. 주황색 띠는 지구 표면에서 90km 높이에 있는 나트륨 원자의 방출로 생성된 것이다. 

Q. 우리나라에서도 나타났나?
A. 오로라는 우리가 사는 중위도에서도 드물게 볼 수 있다. 2003년 10월 30일 태양 폭발로 강력한 에너지의 하전입자들이 지구로 쏟아져 들어왔다. 이때 영천 보현산천문대에서 붉은색 오로라를 관측했다. 조선 시대‘조선왕조실록’과 ‘승정원일기’에도 1625~1628년 사이 연평균 20여 차례의 오로라가 관측됐다고 기록하고 있다. 당시는 오로라를 ‘불빛 기운’이라고 표현했다.

[박스]두 개의 북극
지구에는 두 가지 북극이 있다. 하나는 지구 자전축의 북쪽 끝에 있는 지리적 북극이다. 우리가 말하는 보통 북극이다. 또 다른 하나는 자기(磁氣)적 북극(자북극)이다. 즉, 나침반이 가리키는 북쪽 끝(북극점)이다. 두 북극은 11도 정도 차이가 난다. 자북극은 지리적 북극과 달리 계속해서 움직인다. 자기적 남극(자남극)도 마찬가지. 미국해양대기청(NOAA)에 따르면 현재의 자북극은 처음 관찰을 시작한 1831년부터 캐나다 북쪽에서 러시아 시베리아 방향으로 이동 중이다. 지난 190년간 약 2250㎞ 움직였다.

 


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출처 : 소년한국일보(http://www.kidshankook.kr)

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