최근 캐나다와 미국 북쪽 지역, 영국과 아일랜드, 유럽 북부 등에서 오로라가 관측됐다. 미국 국립해양대기청에 따르면 이번 오로라는 얼마 전 태양에서 발생한 강력한 태양풍 때문에 생긴 것이다.

 

국제우주정거장(ISS)에 체류 중인 미국 항공우주국(NASA) 우주인 스콧 켈리는 이번 오로라를 관측한 뒤 사진을 찍어 최근 자신의 소셜네트워크서비스(SNS)인 트위터에 올렸다. 그는 ‘내 평생 이렇게 장관인 붉은 오로라는 본 적이 없다’는 글을 남겼다. 이 사진은 ISS가 러시아 상공 위를 지나던 중 촬영한 것이다.

 

‘천상의 커튼’이라는 별명을 가진 아름다운 오로라는 어떻게 발생하는 것일까? 우리나라에서는 왜 오로라가 관측되지 않는 것일까?

 

최근 미국 아이오와 주 벤추라에서 한 남자가 오로라를 보고 있다. AP뉴시스

 

강력한 태양 입자가 극지방으로

 

태양은 태양에너지를 빛과 작은 입자들로 내보낸다. 그 중 매우 빠른 속도로 태양 밖으로 퍼져나가는 입자들을 태양풍이라고 한다.

 

태양풍에는 플라스마(고체도 액체도 기체도 아닌 제4의 물질상태. 자연에서는 번개가 이에 해당) 상태의 전하(물체가 띠고 있는 정전기의 양)를 띤 입자가 포함돼 있다. 이 입자들은 지구에 도달했을 때 대부분 *지구의 자기장(자기력이 작용하는 공간)에 막혀 대기권 안으로 들어오지 못한다. 지구 자기장에 붙잡힌 태양풍 입자들은 자력선(자기장의 크기와 방향을 나타내는 선)을 따라 도넛 모양으로 지구를 감싸며 남극과 북극으로 흘러들어간다.

 

강력한 에너지를 가진 태양풍 입자들은 지구의 대기권에 들어올 때 산소, 질소 입자와 충돌하며 그 에너지를 산소, 질소 입자들에 전달한다. 이 대기 입자들이 다시 에너지를 잃어버리면서 빛을 내는 현상이 바로 오로라다.

 

오로라를 볼 수 있는 나라는 극지방과 가까운 위도 60∼80도 부근에 위치해있다. 캐나다 북부, 미국 알래스카, 북유럽 국가인 노르웨이, 그린란드, 러시아 북쪽 지방, 남반구에 위치한 남극 대륙 등에서 오로라를 관찰할 수 있다.

 

최근 미국 항공우주국(NASA) 우주인 스콧 켈리가 국제우주정거장에서 촬영한 오로라. 트위터

 

산소와 부딪히면 붉은색·질소는 청색

 

그렇다면 오로라 색이 초록색, 붉은색, 분홍색 등으로 다양한 이유는 무엇일까? 오로라 색은 태양풍 입자가 공기 중에서 어떤 입자와 충돌하느냐에 따라 달라진다.

 

산소 원자와 만나면 고도에 따라 붉은색이나 녹색을, 질소 분자와 만나면 청색이나 핑크빛을 띈다. 산소 원자의 비율이 높은 지상 200km 이상에서 만들어지는 오로라는 붉은색, 지상 100∼200km에서는 녹색, 질소가 많은 대기의 낮은 곳(지상 약 100km)에 만들어지는 오로라는 청색이나 핑크빛을 띈다.

 

태양 활동이 활발해 강력한 태양풍이 불어 많은 플라스마 입자가 방출되면 더 넓은 지역에서 오로라가 나타난다. 올해 3월에는 태양 흑점 중 한 곳이 폭발하면서 유럽 대부분의 국가와 중국 북부지방, 미국 미시간 주 등 위도(지구상 위치를 나타내는 가로선) 40도 주변에 위치한 지역에서도 오로라가 관측됐다.

 

그러나 태양풍이 너무 강력해지면 지구 자기장 근처에 강력한 전류가 발생한다. 이 전류는 지구상에 돌아다니는 각종 전파를 교란시켜 휴대전화 같은 무선 통신을 끊기게 만든다.

 

※상식UP

 

지구의 자기장: 지구는 내부에 마치 자석이 있는 것처럼 자기장을 갖고 있다. 나침반이 언제나 북쪽을 가리키는 이유는 바로 이 지구 자기장의 영향 때문.

 

▶이영신 기자 lys@donga.com

 

도움말=이태형 우주환경과학연구소 소장

  어린이동아 취재팀 kids@donga.com

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