오로라 생성원리는?

밤하늘을 형형색색 수놓는 오로라(Aurora). 모두들 아름다운 오로라를 인생에서 한 번쯤은 보고싶은 버킷리스트로 꼽는다. 라틴어로 여명을 뜻하며 1621년 프랑스의 과학자 피에르 가센디가 로마 신화에 나오는 여명의 신 아우로라(AURORA)를 따서 이름을 지었다고 한다. 동양에서는 극곽이라고도 불린다. 낭만의 상징 오로라는 태양에서 방출된 태양풍 속에 날아온 전기성을 띈 플라즈마를 가진 입자가 지구의 자기장에 이끌려 지구 대기로 진입하면서 공기 분자와 출동할 때 발생하는 에너지가 빛으로 전환되는 현상이다.태양에서 날아오는 대전입자(즉, 태양풍)가 지구 가까이에 오면 대부분은 지구 자기장 밖으로 흩어지지만, 그 중 일부는 밴앨런대에 붙잡혀서 남극과 북극으로 모이게 된다. 이것이 상층 대기와 충돌하면서 방전을 일으키는데, 이러한 현상이 바로 오로라이다. 이는 열권에서 일어나기 때문에 대류권의 기상 현상에 가려지면 볼 수 없게 된다. 태양의 흑점에서는 태양풍이 선 모양으로 뻗어 나오고, 이 때 지구를 감싸고 있는 선은 자기장이다. 지구자기장에서 전하는 깨지는 것이 아니라 자기장과 수직한 방향으로 휘므로 태양풍의 양전하는 지구의 서쪽으로, 음전하는 지구의 동쪽으로 휘어서 지구 뒤쪽으로 흘러나긴다. 그리고 자기장과 입사각이 평행한 위도 60~70도 정도에서는 그대로 입사하거나 지면 쪽으로 휘게 된다. 이것이 오로라로 나타나는 것이다. 절대 자기장을 따라 흡수되는 것이 아니다. 이처럼 오로라는 태양의 흑점의 활성화와 관계가 있다. 그 때문에 11년을 주기로 많아졌다 적어졌다를 반복한다. 태양의 극대기 주기인 11년 주기와 일치한다. 흑점의 폭발이 아주 크게 일어나면(= 즉, 태양의 활동이 활발하면) 그만큼 강한 플레어가 많이 발생하게 된다. 이 때 지구에 붙잡히는 대전입자도 매우 많아져서 오로라를 볼 수 있는 지역이 극지방 뿐만 아니라 중위도 남쪽으로 확대되기도 한다. 또한 붙잡힌 대전입자의 수도 훨씬 많아져 지구 자기장을 따라 흐르면서 대기권에 매우 강한 지자기 유도 전류가 흐른다. 결과적으로 지상의 전기시설과 금속 파이프들로 유도 전류가 발생하게 되는데, 만약 여기에 대한 대비가 부실하면 결국 폭주하는 전력 시스템을 제어하지 못해 시설이 하나씩 심각하게 고장나고 결국 대정전이 일어나게 된다. 오로라의 색깔은 크게 붉은색, 녹색, 녹색+붉은색, 붉은색+녹색, 파랑+보라로 나뉘는데 산소의 양과 태양풍의 세기 등에 따라 다양한 색을 띤다. 예를 들어 붉은색은 적은 양의 산소가 대기권 상층부류에 노출되어 태양풍의 약한 기운과 반응하여 생성되고, 녹색은 많은 양의 산소가 대기권 상층부류에 노출되어 태양풍의 강한 기운과 반응하여 생성된다. 그러나 아름다운 외형과는 달리 오로라 현상도 엄연히 우주 방사선을 담은 대전입자로 인해 생기는 현상이기 때문에 극소량이지만 방사능을 띄고 있다. 일반인들이라면 오로라를 볼 일이 거의 없을 테지만, 국제선에 탑승하는 기장과 승무원은 항로 단축을 위해 북극권 항로를 통해서 이동하는 경우가 잦고, 필연적으로 우주 방사선에 노출되어 조금씩 방사선에 노출되곤 한다. 1989년에는 캐나다의 퀘백 발전소가 고장나  퀘백 시와 몬트리올에 대정전이 발생했으며, 1994년에는 미국의 뉴저지 발전소가 고장나 큰 피해가 발생된 적이 있다. 한 편, 한국에서 평생 오로라가 발생하지 않는다는 보장은 없으므로, 한국 같은 중위도 지역에 오로라가 나타날 일도 있다.