매 초마다
태양으로부터 백만톤의 물질이
시간당 백만마일의 속도로 퍼져나옵니다.
물론 그 물질은 지구와
충돌하게 되죠.
걱정하세요,
이건 마이클 베이 영화의 초입은 아니니까요.
이건 북극광의 여정입니다.
북극광과 남극광,
북극 오로라,
혹은 남극 오로라라고도 하는 이 현상은
태양에서 나온 고에너지 입자가
대기권에서 중성 원자와 충돌할 때 일어납니다.
이 충돌에서 방출되는 에너지가
빛의 향연을 만들어내고
인류는 이것을 수 세기 동안 경이로워 해왔지요.
하지만 입자의 여정은 그저 태양에서 나와
지구에 도착하는, 그런 간단한 과정이 아닙니다.
여느 크로스 컨트리 도로 여행처럼
길을 비껴나기도 하고
어느 누가 방향을 정해주는 것도 아닙니다.
이런 별들 사이의 여행을 따라가 볼까요.
그 여정에서 세 가지 중요한 점에 주목하면서 말이에요:
태양을 떠나고,
지구 자기장에서 약간의 휴식을 거쳐,
우리 머리 위 대기에 도착하는 여정이요.
북극광을 만들어 내는 양자와 전자는
태양의 코로나를 떠납니다.
코로나는 태양 대기권의
가장 바깥에 있는 층이에요,
가장 뜨거운 부분 중 하나죠.
그 강렬한 열 때문에
태양의 수소와 헬륨 원자가 진동하여
양자와 전자를 흔들어 댑니다.
마치 해가 나는 더운 날에 한꺼풀 벗겨내듯 하는 겁니다.
여기 상태에서 드디어 움직이기 시작하는
이들 자유 양자와 전자들은 너무 빨리 움직이기 때문에
태양의 중력권을 벗어나
플라즈마로 뭉쳐집니다.
플라즈마는 전극성을 띄는 기체에요.
플라즈마는 태양을 떠나
일정한 광풍처럼 움직입니다.
흔히 태양풍이라고 하죠.
그러나 지구는 지구 자기권이라는
우회로를 만들어
태양풍이 지구로 직진하지 못하도록
만들어요.
지구 자기권은
지구의 자기 전류에 의해 만들어지는데
이것이 지구를 태양풍으로 부터 보호하고 있습니다.
지구 주변의 입자를 밖으로 내보내서 태양풍을 막아내는거죠.
플라스마가 대기권까지
여행을 계속하는 것은
지구 자기권이 다른 새로운 여행자의
물결에 압도될 때 가능해 집니다.
이 사건은 바로 코로나의 대량 분출이에요.
이것은 태양이 엄청난 양의 플라즈마를
태양풍으로 방출할 때 발생합니다.
이렇게 코로나가 대량으로 방출되어
지구와 충돌할 때,
그 힘은 지구 자기력을 능가하여
자기 폭풍을 만들어 냅니다.
엄청난 이 폭풍은 지구 자기권에 힘을 가해
자기권이 고무 밴드처럼 길게 늘어나며
갑자기 움츠러 들게 되는데
이 때, 일부 우회한 입자가 지구로 빨려들어 오게 됩니다.
자기장이 줄어 들며
이 입자들을 오로라 타원 권역까지 끌어들입니다.
오로라 타원 권역이 바로
북극광과 남극광이 발생하는 곳이에요.
우주를 9천 3백만 마일이나 가로질러
태양의 입자들은 마침내
다른 약간의 도움을 받아 휘황찬란한 빛의 쇼를 만들어 내는 겁니다.
지표면에서 2~3천 마일 상공에서
전자와 양자가
산소, 질소 원자와 만나는 건데
서로 만나서 행복하지 않겠어요.
태양 입자는 원자들과 하이 파이브를 나누고 [하이 파이브: 손을 높이 들어 서로 손바닥을 마주치는 인사]
자신의 에너지를
지구의 중성 원자인 산소와 질소 원자에게 넘겨 줍니다.
대기권에 있는 원자가
입자를 만나면
이들은 여기되어 광자를 발산합니다.
광자는 빛의 형태를 지닌,
에너지의 작은 폭발물이에요.
하늘에 나타나는 색은
원자가 내는 광자의 파장의 길이에 따라 다릅니다.
여기된 산소 원자는
녹색과 빨강 색을 내고
반면에 여기 상태의 질소 원자는
푸른 색이나 깊은 붉은 색조를 냅니다.
이런 상호 작용의 결과들이 모여
북극광과 남극광을 만들어 내는 겁니다.
극광은 맑은 날,
자기 북극이나 자기 남극에 가까운 지역에서 가장 잘 관측됩니다.
밤 시간이 가장 좋은데
그것은 오로라가 태양에 비해 빛이 약하기 때문에
낮에는 잘 보이지 않아서에요.
하늘을 보고
태양의 에너지 패턴을 읽도록 해보세요.
특히 흑점과 태양염을 알아보세요,
오로라를 예측하는데
좋은 지표가 됩니다.