"지구 자기장이 약해진다."-지구 자기장 이란? 오로라?

지구 자기장의 존재를 알 수 있는 오로라

유럽 우주국인 ESA에 따르면 2013년부터 지구 자기장을 관측하고 있는 스웜(Swarm) 위성의 분석 결과 대서양 주변의 특정 영역에서 자기장이 급격히 감소하는 현상이 나타나고 있다고 한다. 과학계에 따르면 이러한 현상은 지구 자기장의 극이 바뀌는 과정에서 특정 지역이 자기장이 약해지는 현상이 일어날 수 있기에 북극과 남극이 서로 자리를 바꾸는 지자기 역전 현상의 조짐이 아닌지 연구하고 있다고 한다. 그러면 지구 자기장이 무엇이며 어떠한 역할을 하는 것인지 알아보겠습니다.

 

길을 가다가 방향을 잃었을 때 사용하는 물건이 나침반이다. 지구가 자석의 성질을 가졌기 때문에 나침반을 놓으면 화살표가 남북 방향으로 방향을 가리키는 것이다. 이렇게 지구 자기의 성질이 미치는 공간을 지구 자기장이라고 한다.

 

지구 자기장은 우주 밖에서 날아오는 고에너지 입자로부터 지구의 생명체를 보호해 주는 방어막의 역할을 한다. 이것을 확인할 수 있는 현상이 극지방 근처에 생겨 밤하늘을 아름답게 만들어주는 오로라다. 오로라는 지구 표면으로 들어오지 못한 태양에서 날아온 고에너지 입자들이 지구의 자기력선을 따라 극지방 쪽으로 흘러가다가 상층 대기와 충돌할 때 형성하는 빛이라고 한다.

 

지구가 자석을 성질을 가지는 이유는 액체 상태인 지구의 외핵 부분이 자석의 성질을 띄는 철과 니켈로 구성되어 있기 때문이다. 액체 상태인 지구의 외핵은 핵 내부의 온도 차에 의한 대류 운동 등으로 쉽게 움직일 수 있는데 철과 니켈 같은 외핵 물질이 이동하면 원래 지구에 존재하던 자기장의 영향을 받아 유도 전류를 만들고, 이러한 유도 전류가 다시 자기장을 만들어 지구 자기장이 형성된다고 과학자들은 생각한다. 이를 다이나모 이론이라 하는데 전기 모터나 발전기의 작동 원리와 같다고 한다.

 

지구 자기장의 축은 지구가 스스로 도는 지구의 자전축과 일치하지 않고, 외핵의 운동에 의해 계속 변하는 데 현재는 자전축에 대하여 약 11.5도 기울어져 있다고 한다. 이처럼 지구 자기장이 고정되어 있지 않고, 서서히 변화하는 것은 지구 자기가 유동성이 있는 액체 상태인 외핵의 영향 때문이라고 한다. 이러한 변화가 오랜 시간이 흘러서는 지구 자기의 북극과 남극이 서로 바뀌는 지자기 역전이 일어나게 되는 것이다.

 

지자기의 남극과 북극이 서로 뒤바뀌는 지자기 역전 현상은 과거에도 몇 번이나 있었으며 가장 최근에는 75만 년 전에 일어났다고 한다. 그런데 그전까지는 지자기 역전 현상이 평균 25만 년에 한 번씩 일어났지만, 마지막 지자기 역전 현상이 일어난 이후 지금까지 75만 년째 관측되지 않았다고 한다. 그래서 현재 지구 자기장이 약해지는 것이 지자기 역전이 일어나고 있는 징후라고 보는 것이다.

 

지구 자기장이 약화되거나 없어진다면 지구에 어떤 일이 일어날까?

지구 자기장은 태양에서 방출되는 자외선 등의 고에너지 광선들로부터 지구를 보호해 준다. 만약 자기장이 없어진다면 지구의 생명체나 건물 등은 태양에서 방출되는 고에너지 입자에 그대로 노출될 것이다. 이런 우주의 방사선과 같은 고에너지 입자가 지표까지 뚫고 들어와 인체에 닿는다면 체세포에 들어가 염색체 이상이나 암을 일으킬 가능성도 있다. 그리고 지구 내부의 외핵이 움직임을 멈춰 지구 자기장이 사라지는 현상을 다룬 2003년 개봉된 영화 '코어'에 나오는 것처럼 기상이변이 일어나거나 GPS가 작동하지 않는 등 각종 재난이 일어날 수 있다.

 

그리고 태양 전자파는 우리가 일상적으로 자주 사용하는 전기나 전자 장치들에 막대한 영향을 끼친다. 그래서 지구 자기장이 약화되면 태양에서 나오는 고에너지 입자 때문에 전자기기가 작동을 멈춰 전기에 크게 의존하고 있는 현재 인류 문명에 큰 문제를 일으킬 가능성이 있다. 그리고 통신 두절을 일으키거나 대정전이 생길 수 있다. 하지만 지자기 역전은 대략 수천 년의 기간 동안 진행되기 때문에 만약에 일어난다고 해도 생태계에 큰 영향을 주지 않을 것이라는 예측이 지배적이라고 한다.