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오로라
오로라는 태양의 영향을 받아 지구에서 생성되는 아름답고 신비한 현상이다. 원주민들은 마치 신들의 영혼이 아름답게 춤추는 것 같다고 표현하기도 했는데, 오늘은 이 오로라의 형성 원리와 여러 가지 색을 띠는 원리, 최적의 관측 장소, 그리고 오로라에 관해 내려오는 전설에 대해 알아보고자 한다.
오로라의 형성 원리
오로라의 원리를 이해하기 위해 우선 태양풍을 알아야 한다. 태양 내부의 열은 대류환을 통해 순환되며, 이를 통해 태양의 외층에 전류의 소용돌이에 의해 자기장이 형성된다. 이중 강한 자기장은 파장을 형성하며 태양의 표면을 뚫고 나오게 된다. 이는 전자가 원자나 분자에서 분리되어 양성자와 함께 존재하는 상태인 플라스마로 주로 구성되어 있으며, 이를 태양풍이라고 한다. 태양풍은 수십억 톤의 플라스마를 싣고 태양에서 출발하여 시속 800만 km로 지구를 향해 날아오며, 18시간 후면 태양풍은 1억 5000만 km 떨어진 지구에 도착하게 된다. 대부분의 태양풍은 우주에서 흩어지거나, 지구의 자기장에 의해 막히지만, 지구의 자기권은 극지방으로 갈수록 구부러지는 형태이므로 태양풍과 자기장이 만나는 선을 따라 일부 태양풍이 극지방으로 유입된다. 이렇게 유입된 태양풍이 지구 대기 속 공기 분자와 충돌하는 것을 눈으로 관찰할 수 있는데, 이것이 우리가 부르는 오로라 현상이다.
오로라의 색깔과 원리
오로라의 색깔은 태양풍과 부딪히는 대기 속 공기 분자의 종류에 따라 바뀐다. 대기를 이루는 공기에는 여러 물질이 있지만 대표적으로 산소와 질소가 가장 많은 비중을 차지한다. 고도가 높은 지역에서 발생하는 오로라는 주로 산소 분자와 상호작용하며, 태양풍이 산소와 만나게 되면 붉은색에서 녹색까지의 범위에 해당하는 색을 형성한다. 반면 고도가 낮은 지역에서는 질소와 상호작용하는데, 태양풍이 질소와 만나면 보라색과 푸른색을 형성하게 된다. 또한 오로라는 물질뿐만 아니라 온도의 영향도 받을 수 있는데, 높은 온도에서는 주로 빨간색을 띠고 낮은 온도에서는 보라색을 나타낸다. 이러한 요소 덕분에 우리는 오로라를 관측할 때 매우 아름다운 색의 조합을 경험할 수 있게 된다. 심지어 오로라는 역동적이고 빠르게 움직이기 때문에, 다채로운 색감에 더하여 고운 빚깔들이 아름답게 춤추는 장관을 볼 수 있다.
오로라 단어의 기원
로마 신화에서 태양신 헬리오스의 누이동생인 오로라는 새벽에 나타나 밤을 걷어내고 새로운 날을 예고하는 여명의 여신으로 불린다. 1621년 프랑스 과학자 피에르 가센디가 극지방에서 관측되는 이 신비한 현상을 보며 로마 신화에 등장하는 여명의 여신 오로라의 이름을 인용하여 현상의 이름을 붙였고, 이것을 시작으로 '오로라'라는 이름이 현대까지도 사용되고 있다. 한편, 오로라라는 단어는 해가 뜰 무렵 태양에서 황금빛이 발산하는 때를 나타내는 새벽, 신명이라는 뜻을 가진 라틴어이기도 하다.
오로라 최적의 관측 시기와 장소
오로라는 극 지역에서 관측할 수 있으며, 대표적으로 미국 알래스카, 호주, 캐나다 북부, 아이슬란드 등의 지역에서 관측 가능하다. 미국 알래스카에서는 연중 내내 볼 수 있으며, 호주에서는 5월부터 8월, 그리고 북반구의 춘분인 9월 21일부터 23일까지 관측할 수 있다. 캐나다 북부에서는 8월 하순부터 4월까지 관측 가능하며, 아이슬란드에서는 9월 초부터 4월 말까지 관측할 수 있다. 강한 태양풍이 불어오거나 태양 활동이 높은 시기에는 오로라의 출현이 빈번해지며, 이 시기에는 예측은 어려우나 극 지역 외의 지역에서도 관측할 수 있게 된다. 오로라를 관측하고자 한다면 위에 언급했던 시기와 장소에서 별이 많이 보이는 날 밤으로 일정을 정하면 관측 성공할 확률이 높아질 것이다.
오로라의 전설
오로라는 아름답고도 신비한 만큼 사람들 사이에서 다양한 전설이 만들어졌다. 각 지역과 문화에 따라 오로라를 다양하게 해석하고 있다. 스칸디나비아 지역에서는 바우티의 불이라는 오로라의 전설이 있다. 바람의 신인 바우티의 숨결이 대기와 충돌하여 오로라가 생성된다는 전설이다. 또 이누이트족들은 늑대가 사냥하는 동안 오로라가 발생할 것이라 믿으며 오로라를 늑대의 불빛으로 해석한다. 이노크족들은 오로라를 파리의 춤이라 칭했는데, 오로라가 발생할 때 하늘에 춤추는 요정이 나타나는 것이라 믿었다. 알래스카의 일부 인디언 부족들은 오로라가 신들이 벌이는 전투에서의 빛나는 화살로 여기고 전투의 불빛으로 해석했다. 마지막으로 일본에서는 오로라가 나타난 자리에 별이 떨어지는 장소라 하여 오로라를 장염의 불빛으로 칭하기도 했다.