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공학박사 박우람 

서울대 기계공학 학사, 석사

미국 Johns Hopkins 대학 기계공학 박사

UT Dallas 기계공학과 교수

재미한인과학기술다 협회 북텍사스 지부장

약 2주 전인 11월 14일을 전후로 세계 곳곳에서 오로라가 관측되었다. 오로라는 주로 북극과 남극 가까이에서 관측할 수 있다고 알려져 있지만, 이번 오로라는 미국 위스콘신, 매사추세츠, 펜실베니아와 이탈리아 북서부 아오스타 발레 등, 오로라를 자주 관측할 수 없는 지역에서도 발생해서 많이 회자되었다. 신비로운 색깔로 감탄을 자아내지만 여러 가지 측면에서 태양이 우리에게 좋지 않은 영향을 주고 있다는 증거이기도 하다. 특히 오로라가 북극이나 남극에서 멀리 떨어진 지역에서 관측되었다는 것은 그다지 유쾌한 일은 아니다.

태양이 우리에게 주는 것은 빛 에너지만이 아니다. 태양에서 일어나는 폭발 현상으로 인해 태양 폭풍이라 불리는 현상이 지구에 영향을 미친다. 태양 표면의 폭발로 엑스레이나 자외선이 빛의 속도로 지구 대기의 전리층에 도달하여 통신 장애나 GPS 교란을 일으킨다. 또, 태양에서 방출된 전자, 양성자 등이 포함된 플라스마가 하루 이틀에 걸쳐 지구에 도달하기도 한다. 이것이 오로라 현상의 원인이다.

코로나 질량 방출(CME, Coronal Mass Ejection)이라고 불리는 이 현상을 통해 전하를 띤 다양한 입자가 태양 주변으로 방출된다. 전자나 양성자처럼 전하를 띤 입자가 움직일 때 그 주변에 자기장이 있으면 입자의 움직임에 변화가 생긴다. 지구는 커다란 자석이기 때문에 태양에서 온 전하 입자들은 북극과 남극 쪽으로 이끌리게 된다. 이 입자들이 대기 중의 산소나 질소와 충돌하면 빛을 만들어 내는데 이것이 바로 오로라다.

최근에 오로라가 위도가 낮은 지역에서도 관측된 이유는 엄청나게 강한 코로나 질량 방출로 인해 지구에 예전보다 더 큰 영향을 주었기 때문이다. 지구 자기장이 태양 폭풍 등으로 영향을 받는 정도를 수치화한 것을 Kp 지수라고 한다. 평상시에는 0에서 1 정도의 수치를 보이지만 5를 넘어 최대 9까지 올라가면 지구 자기장이 영향을 받을 정도가 된다. 그림에서 볼 수 있듯이 최근에 이 지수가 8을 넘어 9에 가까워졌는데, 그만큼 지구가 태양에서 날아온 입자의 영향을 많이 받았다는 뜻이다. 이 때문에 세계 곳곳에서 오로라가 발생한 것이다.