‘오로라 여행’이라는 말을 들어보셨나요?
오로지 오로라를 보기 위한 여행상품이 있을 정도로, 오로라는 신비롭고 아름다운 ‘장관(壯觀)’이라고 알려져 있는데요.
지구의 신기하고 아름다운 현상인 '오로라'는 많은 사람들이 보고 싶어 하는 현상으로, 주로 '북극권'이나 '남극권' 지역에서 관측할 수 있어, 우리나라를 비롯한 아시아, 남미 등의 지역에서는 보기 힘든데요.
오늘은 이 아름답고 신비로운 현상인 오로라가 왜 생겨났고, 왜 한정된 지역에서만 볼 수 있는지 알아보겠습니다.
오로라란?
‘오로라(Aurora)’는 대기 중에 ‘발광(發光)’이 나타나는 천문현상을 말합니다.
오로라는 일반적으로 빛줄기가 세로로 쏟아지는 '커튼 형태'를 띠며, 고도 100km ~ 320km 사이에서 주로 발생하는데요.
육안으로 볼 때는 '녹색'을 띠는 것이 일반적으로, 이는 오로라가 내뿜는 빛 중 우리 눈에 가장 민감한 파장이 이에 해당되기 때문입니다.
하지만 사람의 눈보다 민감한 카메라를 통해 다른 색상이나 눈에 보이지 않는 빛의 파장도 관측할 수 있습니다.
‘오로라(Aurora)’라는 이름은 로마신화의 새벽의 여신인 ‘아우로라(Aurora)’에서 유래됐다고 알려져 있습니다.
현재는 '북반구'에서 나타날 경우엔, 그리스어로 북풍을 의미하는 ‘Boreas’를 합쳐 ‘Aurora Borealis’라 부르고, '남반구'에서 일어나는 경우 라틴어로 '남쪽의'라는 뜻을 가진 ‘Australis’를 붙여 ‘Aurora Australis’라고 부르고 있습니다.
위 명칭에서 알 수 있는 주로 지구의 ‘북극권’과 ‘남극권’ 지역에서 관측할 수 있지만, 매우 드문 확률로 중위도 지방에서도 대규모의 오로라가 발생하곤 합니다.
오로라가 발생하는 이유
'오로라'는 ‘태양의 활동’과 ‘지구의 자기장’에 의해 발생합니다.
'태양'은 6,000℃의 온도를 가진 매우 뜨거운 항성입니다. 이 태양은 자기장에 의해 이온입자들을 방출하게 되는데요. 이를 ‘태양풍(太陽風, Solar Wind)’이라 합니다.
이 '태양풍'은 전하를 띠고 있는 ‘하전입자(荷電粒子)’를 가지고 다른 행성으로 흘러가게 되고, 지구와도 만나게 됩니다.
지구 주변에는 우주방사선으로부터 지구를 보호하는 ‘지구자기장’이 있는데요. ‘태양풍’은 이 ‘지구자기장’을 만나 지구의 자성에 의해 붙잡히고, ‘자기력선’을 따라 북극과 남극으로 움직이게 됩니다.
북극과 남극, ‘양극’으로 움직인 태양풍의 ‘하전입자’는 대기로 낙하하게 되고, 그 과정에서 ‘원자’나 ‘분자’들과 충돌하며 빛을 방출하게 되는데요.
이 충돌이 많아지며 우리 눈에 감지할 만큼의 다량의 빛이 방출되는 것이 바로 ‘오로라’입니다.
오로라의 형태
'오로라'는 육안으로 봤을 때 보통 녹색을 띠지만, 드물게 빨간색, 보라색, 흰색 등 다양한 색상을 띠기도 하는데요. 이런 색상은 오로라가 발생하는 위치나, 충돌하는 공기 성분에 따라 달라지게 됩니다.
보통 오로라는 고도 100 ~ 300km 사이에서 주로 발생하는데요.
100 ~ 200km 사이에서는 '산소원자'와 '질소분자'와 충돌해 녹색과 파란색의 오로라가,
100km 이하에서는 '질소분자'와 충돌해 보라색으로,
200km 이상에서는 '산소원자'와 충돌해 붉은색 오로라가 나타나게 됩니다.
다만 주로 녹색의 오로라가 보이게 되고, 붉은빛의 오로라는 희미해 잘 보이지 않습니다.
또한 크게 발달한 오로라는 하늘의 80%를 채울 정도로, 보름달 보다 더 밝은 형태를 보이곤 합니다.
오로라 관측
캐나다, 알래스카, 아이슬란드, 핀란드, 노르웨이 등은 대표적인 오로라 관측 장소입니다.
이렇게 오로라를 잘 관측할 수 있는 곳은 '북극권'과 '남극권' 주변 지역인데요. 이는 오로라가 발생하는 원인과도 관련이 있습니다.
오로라가 발생하는 이유는 ‘태양풍’과 ‘지구의 자기장’에 의한 것인데요. 태양풍이 지구자기장의 ‘자기력선’에 의해 양극으로 이동하며, 자기축을 중심으로 타원체 모양을 형성하게 됩니다.
이 타원체를 ‘오로라 타원체(Aurora Oval)’이라 부르며 극점을 중심으로 반경 2,500 ~ 3,000km인 원둘레 위에서 생기곤 하는데요. 타원체에서 멀리 떨어지게 되면 오로라를 볼 수 없기 때문에 이 타원체를 관측할 수 있는 극점 주위의 지역에서만 오로라 관측이 가능한 것입니다.
단, 이 ‘오로라 타원체’는 '태양풍의 세기'와 '지구 자기장 교란 정도'에 따라 그 크기가 달라질 수 있는데요. 태양풍이 강할 경우에는 저위도 지방까지 타원체가 팽창할 수 있습니다. 때문에 아주 드물지만, 10년에 한 번 저위도 지방에서도 오로라를 관측할 수 있다고 합니다.
* 하지만 오로라를 전 세계에서 관측할 수 있다는 것은 우주 방사능이 지구를 뒤덮고 있다는 것으로, 좋은 것만은 아닙니다.
오로라를 잘 관측하는 것은 많은 행운도 따라줘야 하는데요. 하늘에 일어나는 현상으로 기상악화에 따라 관측이 제한될 수 있고, 오로라 타원체의 중심이 되는 ‘자기극’은 시간에 따라 움직이기 때문에 오로라 발생 위치도 변하게 됩니다.
또한 오로라는 낮에도 발생하지만, 낮에는 '태양빛'에 의해 육안 관측이 어려워 주로 밤에 관측하는데요. '북극지역'에서는 여름에 해가지지 않는 ‘백야(白夜)’ 현상도 일어날 수 있어, 보통 겨울철에 관측이 용이합니다.
우리나라의 오로라
현재 우리나라는 저위도 지방으로 오로라 관측이 어려운데요. 그런데 우리나라에서도 오로라를 관측했다는 기록이 남아있습니다.
과거 삼국사기, 삼국유사, 승정원일기, 조선왕조실록 등 역사서에서는 ‘붉은 기운’으로 표현한 기상현상에 대한 기록이 남겨져 있는데요. 이는 현재의 관점에서 봤을 때 ‘오로라’인 것으로 볼 수 있습니다.
또한 한반도는 아니지만 남극에 위치한 우리나라의 과학기지인 ‘장보고 과학기지’에서는 거의 매일 오로라를 관측할 수 있다고 합니다.
하지만 더 이상 한반도에서는 오로라 관측이 어려운데요.
시간이 지나며 ‘오로라 타원체’의 중심이 되는 ‘자극점’의 위치가 변경되어, 한반도는 오로라 타원체에서 많이 멀어졌기 때문입니다.
하지만 태양풍이 매우 강해지거나, 지구의 자기장이 갑자기 변하는 ‘자기 폭풍’이 일어난다면 우리나라에서도 언젠간 관측이 가능할 수 있습니다.
다른 행성의 오로라
오로라는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 다른 행성에서도 발생합니다. 이 행성들은 고유의 대기와 자기장을 가지고 있어, 오로라가 발생하는데요.'목성'은 1970년대, '토성'은 1980년, '천왕성'은 1986년, '해왕성'은 1989년에 오로라가 관측됐습니다.
이 중에서 목성이 가장 강한 오로라가 나타나는 것으로 알려져 있습니다.
목성의 위성인 ‘이오’에서 화산폭발로 인해 하전입자들이 발생했고, 이 것이 목성의 자기력선을 따라 대기의 기체 성분과 충돌하며 오로라가 발생하게 됩니다.
금성과 화성은 자기장이 없어 오로라가 발생하지 않는다고 알려져 있습니다. 하지만 2004년에 '화성'에서, 2012년 '금성'에서 오로라를 관측했습니다.
기타
오로라의 소리
핀란드 알토 대학 연구진은 오로라에서 ‘소리’가 난다는 것을 밝혀냈습니다.
오로라 현상을 일으키는 에너지 입자에 의해 ‘틱틱’ 거리는 약한 폭발 소리가 들리게 됐고, 이는 ‘지자기적 장애’로 인해 실제 오로라 현상이 일어나는 장소보다 지상에 가까운 곳에서 소리가 난다고 밝혔습니다.
오로라 발생 예보
'미국 해양기상청(NOAA)' 소속 '우주날씨예보센터(Space Weather Prediction Center)'에서는 남반구와 북반구 상에서 짧게는 30분에서 최대 3일 동안의 '오로라 발생예보 서비스'를 제공해 주고 있습니다.
전 세계적 오로라
1770년에는 9일간 전 세계적으로 오로라가 관측됐다고 하는데요. 당시 우리나라는 비가 오는 등 궂은 날씨로 인해 관측하지 못한 것으로 기록되어 있습니다.
이렇게 전 세계적으로 오로라가 발생하는 경우는 매우 드물며, 이런 때는 지구 전체가 방사능으로 둘러싸인 심각한 상황이라 볼 수 있는데요.
또한 지구자기장에 태양풍이 강하게 유입되면 ‘오로라 타원체’가 커지며 저위도 지역에서도 오로라 관측이 가능하지만, 너무 많은 전자가 유입되면 대기권에 강하게 자기장이 흘러 전기나 전력 시스템에 문제가 생길 수 있습니다.
실제 1989년 캐나다의 퀘벡 발전소가 고장 나 정전이 일어났고, 1994년 미국의 뉴저지주 발전소가 고장이 나 큰 피해가 발생하기도 했습니다.
스톡홀름 증후군(Stockholm syndrome)이란?
티브이에서만 보던 오로라는 그저 신비한 자연현상의 하나라고만 생각했는데요. 실제 오로라가 발생하는 원인을 알고 나니, 실제로 보고 싶은 생각이 더 드는 것 같습니다.
언젠가 오로라를 보게 될 날이 기대됩니다.
감사합니다.
글에 오류가 있거나 오타가 있으면 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.
