오로라 발생의 원리 관측할 수 있는 지역 역사

하늘을 에메랄드빛으로 물들인 북극광 오로라

태양풍이 지구 자기장에 이끌려 나타나는 현상

 

오로라(Aurora)란

오로라는 태양풍(solar wind)에 의한 전기를 띤 입자가 지구자기장에 빨려 들어와 공기와 부딪혀 빛을 내는 현상입니다. 오로라는 여러 가지 형태로 나타나는데 띠 모양이나 커튼과 같은 모양으로 나타나고, 수시로 모양이 바뀌면서 빠르게 움직이는 모양으로 나타납니다.

부딪히는 공기의 성분에 따라 파장이 달라 여러 가지 색을 띠게 됩니다. 질소와 부딪히면 보라색을, 산소와 부딪히면 빨강색과 녹색으로 나타냅니다.

오로라는 성층권 80km부터 400km까지 생성되며, 지구 대기권 고도별로 생성되는 오로라 색상이 구분됩니다. 100km 이하의 고도에서는 분홍색이나 흰색의 색상을 방출하고, 100km부터 300km까지는 연두색, 연 초록색, 푸른색을 많이 방출하며, 300km이상의 고도에서는 빨강색과 보라색을 많이 방출합니다.

오로라 발생 원리

 

오로라 발생의 원리

오로라는 태양으로부터 방출된 플라즈마 입자들(주로 전자와 양성자)이 지구 대기와 상호작용할 때 발생합니다. 이 입자들은 태양풍의 일부로서 지구 자기장에 의해 자기권으로 유도되고, 특히 지구의 양극 부근에서 대기의 상층부로 진입합니다.

이 플라즈마 입자들이 지구 대기의 가스 분자 및 원자(산소와 질소)와 충돌하면, 이 가스 분자들은 에너지를 흡수하고 곧 이 에너지를 빛의 형태로 방출합니다. 이 과정에서 발생하는 다양한 색상의 빛이 바로 오로라입니다. 태양에서 방출되는 플라즈마 태양풍은 엄청난 속도로 날라와 18시간 만에 지구에 도달합니다.

오로라는 주로 북반구에서 관찰되기 때문에 북극광이라고도 합니다.

 

오로라

 

오로라를 관측할 수 있는 지역

오로라를 볼 수 있는 위치는 북극 다산기지가 있는 북위 78도 위치나 남극 장보고과학기지가 있는 남위 74도 위치에서 관측이 가능합니다. 하지만 남극세종과학기지의 남위 62도의 위치에서는 관측이 불가능합니다.

오로라가 많이 관측되는 나라는 알래스카, 캐나다, 그린란드, 아이슬란드, 노르웨이, 스웨덴, 핀란드, 북부 러시아 등이 있습니다. 이 나라들이 위치한 지역을 오로라대 라고하며, 대부분 북위 60도 이상 지역에 위치해 있습니다.

반대로 남쪽에는 남위 60도 이상의 지역에서 관측되는 오로라를 남극광 이라고 하며 오로라의 활동이 활발할 때는 북위40도 남위40도까지도 관측되기도 합니다.

최근에는 극지방이 아닌 중위도 지역(러시아 우랄 지역, 우크라이나, 중국 북동부 헤이룽장성, 시베리아, 흑해 크림반도, 북미지역)의 나라에서도 오로라를 관측할 수 있었는데요. 이것은 태양활동이 활발해져 오로라의 활동도 강해진 것으로 보입니다.

올해(2024년)는 태양 흑점 폭발이 많아지는 극대기로서 태양활동이 증가하며 자기폭풍이 빈번해지고 오로라의 활동도 강해질 것으로 예상됩니다.

태양 극대기란 대비 방법 역사 흑점 폭발

 

오로라

 

오로라 발견의 역사

오로라라는 이름은 1621년 프랑스의 과학자 피에르 가센디(Pierre Gassendi, 1592~1655)가 이름을 붙였습니다.

로마신화에 나오는 새벽의 여신 아우로라(Aurora)에서 이름을 빌려왔고 아우로라는 주고 밝은 핑크색 또는 금색의 로브를 입고 새벽을 알리며 전 세계를 여행하는 모습으로 묘사됩니다. 그녀는 두 개의 날개를 가지고 있으며, 때로는 빛나는 말이 끄는 전차를 타고 하늘을 가로질러 새벽을 가져오는 것으로 묘사되기도 합니다. 아우로라는 태양신 헬리오스의 동생이기도 합니다.

갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564~1642): 17세기 초, 갈릴레오 갈릴레이가 오로라를 관측하고 기록했으며, 이 현상에 "오로라 보레알리스"라는 이름을 붙였습니다.

18세기~19세기: 과학적 방법론의 발달과 함께 오로라에 대한 연구도 점차 진행되었습니다. 이 시기에는 오로라의 원인과 메커니즘을 이해하기 위한 다양한 이론이 제시되었습니다.

크리스티안 비르켈란(Christian Birkeland 1867~1917): 노르웨이의 물리학자로, 오로라와 지구 자기장에 관한 연구로 유명합니다. 그는 오로라의 원인을 이해하고 설명하는 데 큰 기여를 한 인물로, 20세기 초에 오로라 연구의 선구자로 인정받습니다.