오로라, 북극광과 남극광의 원인은 무엇일까요?

오로라는 어떻게 생겨났을까?

오로라는 오로라와 오로라 오스트랄리스로 각각 북극과 남극 근처에서 볼 수 있습니다. 최근 태양 활동이 활발해지면서 오로라 경보가 늘어났음을 알게 되었을지도 모릅니다. 사실, 밤하늘에 보이는 이 흐릿한 빛은 태양의 격렬한 활동과 밀접하게 관련되어 있습니다.

 

하전 입자는 코로나 홀에서 태양풍과 코로나 질량 방출과 같은 현상을 일으키는 태양 폭풍에 의해 우주로 돌진하게 됩니다. 우리의 태양은 1억 5,000만 킬로미터 (9,300 마일) 떨어져 있기 때문에 우리가 태양에서 볼 수 있는 폭발이 우리 대기에 도달하는 데는 며칠이 걸릴 수 있습니다. 그러나 입자의 흐름이 우연히 지구를 통과하면 지구의 자기장과 대기가 충돌에 반응을 합니다.

 

지구의 대기 중의 원자와 분자는 태양으로부터의 하전된 입자가 충돌하면 그들은 그 원자들을 흥분시켜 빛이 나게 됩니다.  

 

<Photo by MikeTaylor in Maine>

 

하전 입자가 지구 대기와 상호 작용할 때

"원자가 흥분한다"라는 용어는 무엇을 뜻하는 것일까요? 원자는 핵과 핵을 둘러싸는 궤도를 돌리는 전자구름으로 구성되어 있습니다. 지구의 대기 중 원자의 전자는 태양으로부터의 하전 입자가 이러한 원자에 충돌하면 원자핵에서 멀리 떨어진  고에너지 궤도로 이동합니다. 광자의 방출은 전자가 저에너지 궤도로 돌아갈 때 발생합니다.

 

오로라에서 발생하는 현상은 많은 가게 간판에서 볼 수 있는 네온 불빛에서 발생하는 현상과 유사합니다. 네온 사인의 유리관 내의 네온 가스의 원자는 전기에 의해 흥분이 됩니다. 그 결과, 이 간판들은 화려한 색깔을 발산하는 것입니다.  오로라도 같은 이론을 원리로 동작하지만, 규모는 훨씬 크게 작동합니다.

 

북극광과 남극광의 모양

오로라는 종종 빛의 커튼과 비슷하지만 지구의 자력선을 따라 움직일 때 호나 나선형의 모양을 취할 수 있습니다. 대부분은 녹색이지만 때때로 분홍색의 색조를 볼 수도 있습니다. 또한, 빨간색, 보라색 및 흰색 색상은 강력한 디스플레이에 사용될 수 있습니다. 일반적으로 오로라는 알래스카, 캐나다, 스칸디나비아, 아이슬란드 및 북극해를 접하는 다른 나라에서 볼 수 있습니다. 그러나 강한 디스플레이는 더 남쪽 위도까지 확장될 수 있습니다. 물론 사람들이 이 디스플레이를 볼 수 있는 높은 남쪽 위도의 땅은 많지 않지만, 그 빛들은 지구의 남극 지방에 상응하는 빛을 가지고 있습니다. 

 

인류의 역사를 통해 오로라의 색깔은 호기심의 근원이었습니다. 그러나 과학에 따르면 지구의 대기 중 다양한 가스가 섞이면 다른 색을 발한다고 알려졌습니다. 예를 들어, 산소는 오로라의 녹색 색조의 원인입니다. 파란색과 진홍색은 질소 때문입니다.

 

그 결과, 오로라의 신비성은 이전만큼 매력적이지 않습니다. 그러나 사람들은  지구의 대기의 화려한 자연광의 디스플레이를 보기 위해 수천 마일의 장거리 여행을 합니다. 또한 아름다운 자연광의 디스플레이는 오로라의 과학적 원인을 인식하고 있을지라도, 여전히 불의 다리, 신 또는 춤추는 유령의 이미지를 시각화하기 위해 우리의  상상력을 자극합니다.

 

<Photo by MikeTaylor in Maine>

 

오로라 뒤에 숨겨진 고대 설명과 신화

수천 년 동안 사람들은 이 춤추는 빛을 관찰하고 자신의 해석을 말해왔습니다. 고위도에 살거나 방문한 사람들은 운이 좋으면 가끔 밤하늘에 반짝이는 화려한 빛을 볼 수 있습니다. 일부 이누이트 사람들은 그들 조상들의 영혼이 오로라 속에서 춤을 추는 것을 볼 수 있다고 생각했습니다. 북유럽 신화에 따르면 오로라는 신들이 지은 하늘로 향하는 불타는 다리였습니다.  

 

 

결론적으로 태양의 하전 입자는 지구 대기의 원자들과 충돌하면서 원자의 전자들이 더 높은 에너지 상태로 이동하도록 만듭니다. 전자가 더 낮은 에너지 상태로 돌아갈 때 방출되는 광자는 빛입니다. 북극광이나 남극광이라고도 불리는 멋진 오로라는 이 메커니즘에 의해 만들어집니다.