오로라 — 하늘의 커튼

오로라는 아마 자연에서 가장 시각적으로 압도적인 현상일 거다.

태양풍

태양은 끊임없이 하전 입자(양성자, 전자)를 우주로 방출한다. 이게 태양풍. 평소에도 불고 있지만, 태양 폭발(플레어)이 일어나면 훨씬 강해진다.

지구 자기장의 역할

지구는 거대한 자석이다. 자기장이 태양풍의 대부분을 막아주는데, 극지방(북극/남극) 근처에서는 자기력선이 대기로 수렴한다. 태양풍의 하전 입자가 이 자기력선을 따라 극지방 대기로 들어오게 된다.

빛의 발생

대기로 들어온 하전 입자가 질소(N₂)나 산소(O₂) 분자와 충돌하면, 대기 분자의 전자가 들뜬 상태로 올라갔다가 내려오면서 빛을 방출한다. 형광과 같은 원리.

초록색: 산소 분자, 고도 100~300km에서 가장 흔하게 발생

빨간색: 산소 분자, 고도 300km 이상에서 발생 (에너지 전이가 느림)

보라/분홍색: 질소 분자와의 충돌에서 발생

오로라를 볼 수 있는 곳

자기 위도 65~72도 지역이 오로라 대(auroral zone)다. 노르웨이, 아이슬란드, 캐나다 북부, 알래스카. 남극에서도 나타나지만 (남극 오로라), 관측할 수 있는 육지가 거의 없다.

태양 활동이 강한 시기에는 오로라 대가 넓어져서 위도가 낮은 지역에서도 볼 수 있다.