오로라의 높이와 발광 그리고 활동과 원인 관련 현상

오로라의 높이와 발광

 

산소원자가 방출하는 적색광 및 녹색광, 질소분자의 적색 또는 핑크랙 스트펙트럼, 질소분자 이온이 방출하는 청색 디스펙트럼은 오로라의 대표적인 빛의 산소원자입니다. 이러한 빛은 각각 분포지대와 높이가 다른데 예를 들어서 산소원자의 녹색과 질소분자의 이온의 청색은 100~200km에서 가장 강하며 산소원자의 적색은 200km보다 높은 곳에서 강합니다. 또한 질소분자의 핑크색은 높이 100km 이하에서 가장 강합니다. 오로라 중에서는 아침의 고위도에서와 저녁때의 저위도에서처럼 수소의 휘선이 보이는 부분이 있거나 나트륨과 헬륨의 빛이 포함되기도 합니다. 오로라가 나타나는 곳은 초고층 대기에서 나타났으며 발광색은 공기의 주성분이기도 하는 질소와 산소의 분자와 원자 그리고 그 이온이 입사입자 즉 전자, 양성자에 의하여 충돌되어서 이 들뜬 입자는 낮은 에너지준위로 떨어지며 이때 방출되는 고유의 빛을 오로라 라고 합니다.

오로라의 높이와 발광

 

오로라의 활동과 원인

큰 자기 폭풍이 일어날 때 자기권 내에 갇혀 있었던 고에너지 입자군에서 수일간에 걸쳐 조금씩 낮거나 높게 누출되는 에너지에 의하여 중위도 오로라가 발광하게 됩니다.

 

태양풍 중에서 자기장에서 지구의 북극에서 남극으로 향하는 남향 성분이 증가하게 되면서 지구 자기권에 유입되는 태양풍에서 에너지가 증가하게 되고 그 결과로 지구 자기권 내에 큰 에너지가 축적됩니다. 자기권 꼬리의 자기 중성면 부근에서 입자들이 급격하게 가속되기도 하고 이 입자들은 다시 지상의 수천 km 높이에서 자기력선에 인접한 전기장에서의 속도가 더욱더 가속되면서 자기력선에 유도되어 초고층대기에 입사되는 에너지에 의해서 오로라가 생깁니다. 커는 형 오로라의 높이는 아침에서 저녁을 거쳐서 밤중에 이르는 사이에 점점 낮아지는 것으로 이 속도는 낮보다 밤에 더 잘 생깁니다. 이러한 과정을 통해서 전자에 의하여 발광하는 오로라가 커튼형 오로라라고 불리게 됩니다. 인공위성과 로켓에 의하여 보는 관측에서도 마찬가지로 가속전압이 낮에서 밤으로 갈수록 점점 증가한다는 결과를 알 수 있습니다.

대형 오로라는 매번 바뀌며 가장 활발한 활동은 한 범 중의 부분에서 밝기가 가장 높아지며 활발해지고 몇 분 사이동안 오벌의 폭이 수백km로 확대되면서 결국 폭발적으로 발달하게 되는데 이것을 오로라폭풍이라고 불립니다.

또한 맥동성오로라의 의미는 자기권 꼬리의 가속 과정에서 직접 대기 중에 입사되지 않고 일단 자기권 내에 머무르다가 다시 안쪽으로 진입하게 되며 고에너지 입자 즉 비교적으로 안정된 자기권 내에 갇혔던 고에너지 입자가 자기적 도면 부근에서 플라스마 파동과 함께 상호작용을 일으키며 산란됨으로써 대기에 입사되는 과정을 거치는 것도 있습니다. 이것이 맥동성 오로라입니다.

입사입자는 많은 운동에너지를 갖고 있는 양성자이기 때문에 대기권으로 파고드는 깊이가 깊고 이는 오로라의 고도가 낮기 때문이며 대기권에서 양성자가 전자를 포착하여 중성수소로 변화하기 때문에 수소의 휘선이 강하게 됩니다. 오로라는 태양의 플레어 현상이 있을 때 태양에서 직접 날아오는 엄청난 고에너지 양성자가 직접 극관지방에 입사함에 의한 것으로 설명됩니다.

그리고 관련 현상

극자기푹풍의 원인은 오로라가 폭발적으로 활동할 때는 오로라 부근의 전리층 내에 강한 서향전류가 흐르고 있으며 이것이 극자기폭풍의 원인이 됩니다. 이러한 전류는 아침까지 자기권에서 전리층을 향해 들어오며 오로라 속을 서쪽으로 흘러 보내 저녁때는 전리층에서 자기권으로 유출됩니다. 맥동성 오로라의 활동에는 코러스전파와 지구 자기 맥동이 수반되며 커튼형 오로라 활동에는 오로라히스 오로라킬로미터 파라고 불리는 전파가 동반되기도 합니다.

 

우주에는 이렇듯 우리가 전혀 알 수 없는 원인들이 넘쳐나는 현상으로 이루어진 공간입니다. 우주에 대해서 점점 알아갈수록 신비한 현상이 많다는 것을 알 수 있으며 흔히 경험할 수 없는 오로라 현상이 왜 생기는지에 대해서도 그리고 오로라를 구성하고 있는 성분에는 어떠한 것들이 있는지 알 수 있습니다. 오로라를 가장 깊게 관찰하기 위해서는 어떤 날에 어떤 시간대에 경험해 볼 수 있는지 알 수 있습니다. 오로라 외에도 우주의 여러 가지 신기한 현상에 대해 더욱더 깊게 알아가 볼 수 있도록 해야 합니다.