오로라의 개념, 어원 및 종류, 분포 및 발광

오로라의 개념

태양에서 방출되는 플라스마 입자가 지구 대기관의 상층부에 자기장과 마찰하게 되며 빛을 발산하는 광전 현상이 바로 오로라이다. 광전 현상에서 이들 입자의 유래는 대다수 태양으로부터 방출된 것이 대부분이다. 이는 태양풍을 맴돌며 지구 근처에 머물다 지구 자기장에 이끌리게 되며 이내 곧 대기로 진입하게 된다. 이때 자극에 가장 가까운 북반구와 남반구의 고위도 지방, 일명 극지방에 최대한 가까이 다가갈수록 관측 자체가 쉬우며 극광이라고도 말한다. 북극에서는 북극광으로 불리며 남극에서는 남극광으로 불린다. 한편, 지구 외에도 목성과 토성 그리고 화성 등에 오로라 현상이 나타나고 있는 것으로 밝혀졌다.

오로라의 어원 및 종류 

오로라는 아우로라에서 유래됐다. 이는 라틴어에서 새벽이라고 불리며 그리스로마신화에서 등장하고 있는 여명의 여신 에오스를 지칭하기도 한다. 에오스는 눈처럼 하얗고 장미향기가 풍기는 피부를 가지고 있으며 태양신인 헬리오스의 누이동생이기도 하다. 중위도에 볼 수 있는 극광이 새벽의 빛과도 유사하기 때문에 17세기부터 극광을 오로라라고 호칭하게 된다. 오로라의 중류는 극관과 글로오로라 그리고 오로라대형 및 중위도오로라등 대분류를 세 가지로 구성한다. 이 가운데 제일 현저한 것이 오로라 또는 대형오로라이며 보통 오로라라고 하면 다시금 커튼형 오로라와 패치상 맥동성오로라 그리고 희미한 부정형 오로라로 구분된다.  

오로라의 분포 및 발광

남극 및 북극의 양극지방이 지구 자기 위도 65도 수준의 범위로서 이 지역을 일명 오로라존이라고 하며 오로라가 지구상에서 가장 잘 보이는 곳으로 알려졌다. 오로라대보다 고위도 및 저위도에서 출현빈도수가 감소하게 된다. 출현하는 위도는 지방시에 의거하여 다르게 되며 저녁에는 65도에 가장 많으며 주간에는 75도 정도의 수준으로 위도가 조금 높아진다. 이렇듯 오로라 출현 위도가 지방시에 의거하여 다름을 나타내기 때문에 지구를 극지 상공에서 내려다볼 때 동시 오로라가 관측되는 부분을 말하는 오로라 출현대를 오로라대와 구별해서 오로라 오벌이라고도 말한다. 일종의 오로라오벌은 크게 2종의 오로라로 분류한다. 낮에서 저녁을 거쳐 심야에 이르는 시간은 커튼형 오로라이며 향후 아침까지 반이 주로 맥동성오로라로서 통상 엷은 배경에 수반된다. 과거 관측장비의 감도부족 현상으로 맥동성오로라는 충실히 관측 불가했기 때문에 이는 희미한 부정형오로라라고도 표현했다. 오로라가 발광하는 곳은 고층에 있는 대기이며 발광하는 색깔은 공기의 주된 성분요소인 산소와 질소 분자와 원지 또는 이온 등이 전자와 양성자 등에 의해 충돌하여 들뜨게 되며 다시 들뜬 입자들이 저조한 에너지 준위로 떨어지게 될 경우 방출하는 고유의 빛이 발광이다. 오로라의 가장 대표 격인 빛은 산소원자가 방출하는 녹색광과 적색광 그리고 질소분자의 이온이 방출하는 청색 디스펙트럼 또는 질소분자의 적색 또는 핑크색 디스펙트럼 등이 발광빛이 존재한다. 각 빛은 높이와 분포되는 지대 자체가 다르며 산소원자의 적색은 200킬로보다 더 높은 곳에서 강하고 녹색과 질소분자 이온의 청색은 100킬로 대에서 강하게 발광한다. 활동적인 커튼형 오로라는 상부가 진홍빛으로 발광하며 가운데는 청록색 하단은 녹색 또는 핑크색으로 다채롭게 발광한다. 오로라 중에서는 저녁 시점에 저위도 및 아침 시점에 고위도에서 수소의 휘선이 보이는 부분이 있거나 헬륨 또는 나트륨 등의 빛이 포함하기도 한다.