오로라(Aurora)란? 오로라와 우주 방사선(방사능)

태양에서 온 입자와 지구 자기장의 영향으로 만들어지는 오로라

앞의 지구 자기장에 대한 글에서 지구 자기장이 존재한다는 것을 오로라를 통해 알 수 있다고 이야기했다. 오로라는 북극이나 남극과 가까운 위도가 높은 지역에서 어두운 밤하늘에 나타나는 아름다운 빛 무늬이다. 오로라를 보기 위해 아이슬란드 여행을 계획하거나, 계획하고 다녀온 사람들이 많을 것이다. 오로라는 주로 극지방에서 볼 수 있어서 극광이라고도 한다. 오로라가 생기는 원인은 태양에서 날아온 전기를 띤 입자들이 지구 자기장의 영향으로 극지에 모이게 되어 지구 대기층 속에 뛰어들면서 공기 속에 있는 원자 또는 분자와 충돌하여 빛을 내기 때문이다.

 

오로라는 태양에서 날아온 입자들이 만들어내는 것이다. 태양에서는 빛 외에도 전기를 띤 입자를 쏟아내는데, 이 입자들의 흐름을 바람에 비유하여 태양풍이라고 한다. 태양이 방출한 입자 대부분은 지구 방어막을 뚫지 못하고 우주 저편으로 넘어가지만 일부의 입자들은 지구 자기장에 이끌려 북극과 남극의 하늘로 이동한 다음 공기 분자와 충돌하여 빛을 내게 되면서 오로라를 만든다.

 

대전 입자들이 공기의 주성분인 산소나 질소 원자와 충돌하여 들떠있는 상태로 만들면, 전자가 떨어져 나오면서 이온이 생긴다. 이런 이온화된 기체 분자들이 전자와 다시 결합하는 과정에서 다양한 파장의 복사에너지를 방출해 오로라 특유의 적색이나 청록색 빛을 만들어 내는 것이다. 실제로는 가시광선과 자외선, 적외선 등이 나타나지만, 사람의 눈이 인식할 수 있는 가시광선만 보인다고 한다.

 

태양에서 날아온 입자가 지구 대기의 산소나 질소와 충돌하면 이때 충돌하는 기체에 따라 오로라의 색이 다양해진다. 산소와 질소는 충돌로 얻은 에너지를 천천히 전자기파 형태로 방출한다. 그래서 오로라는 녹색과 붉은색, 파란색, 보라색, 황록색, 주황색, 회색 등 다양한 색을 띤다. 가장 흔하게 관찰되는 색은 선명한 초록색이다. 많은 양의 산소와 강한 태양풍이 반응할 때 생성된다. 이때 산소 밀도가 낮은 곳은 붉은색으로 나타날 수 있다. 태양풍 입자가 질소 분자와 이온화되면 보라색이나 푸른색의 오로라가 나타난다고 한다. 그리고 오로라는 때때로 희미한 소리를 동반하기도 한다.

 

오로라는 오로라가 나타나는 지역에서 일 년 내내 발생한다. 그러나 북반구의 경우 여름에는 백야 현상으로 인해 관측이 어렵고 날씨가 맑은 날 밤하늘이 어두워지면 오로라를 확인할 수 있다. 북반구에서 알래스카와 그린란드, 아이슬란드, 노르웨이, 스웨덴, 핀란드, 캐나다, 러시아 북부 등이 대표적으로 오로라를 볼 수 있는 나라이거나 지역이다.

 

태양 에너지는 지구 생명의 원천이지만, 태양이 분출하는 강력한 태양풍과 방사선은 생명에 치명적이다. 오로라는 아름답지만 우주 방사능을 담은 태양풍으로 인해 발생하는 현상이기에 매우 적은 양이긴 하지만 방사능을 띄고 있다. 지구에 있는 대기와 자기장이 태양풍과 방사능으로부터 방어막 역할을 하는 것이다. 지구 자기장은 외부 물질로부터 지구 생명체를 보호해 주지만 양극 지역은 열려 있어 방어막이 약하다고 한다.

 

그래서 북극 지역을 운항하는 항공기는 우주 방사선에 노출될 위험이 크고 전자 통신 장비와 항법 장치가 오작동을 일으켜 사고가 일어날 가능성도 다른 항공로보다 높다고 한다. 그렇지만 북극해의 상공을 지나가는 북극항로가 이동경로가 짧아 시간과 비용을 절약할 수 있어 항공기들이 북극항로를 이용한다고 한다. 우리나라 국적기들은 미국 동부 노선의 귀국 편에서 주로 북극항로를 이용하는데 이러한 항공기들의 북극항로 이용에 대해 우주 방사선 노출로 인한 위험성을 많은 이들이 제기하고 있는 것으로 안다. 태양에서 온 태양풍은 오색찬란하고 아름다운 오로라를 만들지만, 우주 방사선을 담고 있어 우리 몸에도 큰 해를 입힐 수 있고 전자 통신 장비에 문제를 일으킬 수 있다는 것이다.