오로라가 발생하는 이유와 이것이 북극에서만보이는이유?
남극에도 보일지는 모르겠지민 오로라가 발생하는 이유와 이것이북극ㅈㅣ방에서만 보이는이유가 궁금해요.전문가의답변부탁드려요?
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
남극과 북극에서 발생하는 오로라는 지구 자기장과 태양풍의 상호작용으로 인해 발생합니다. 태양에서 나오는 자기장과 입자들이 지구 자기장과 상호작용하면서 지구의 극지방에 있는 대기권의 가스 분자들을 흥분시키고 그 결과로 오로라가 발생하게 됩니다.
하지만 남극과 북극의 지구 자기장의 형태가 다르기 때문에 오로라가 발생하는 위치도 다릅니다. 남극의 지구 자기장은 지구의 중심에서 나오는 자기장과 반대 방향으로 흐르기 때문에 태양풍과의 상호작용이 더 쉽게 일어나고 오로라가 발생하는 지역이 넓어집니다.
반면에 북극의 지구 자기장은 지구의 중심에서 나오는 자기장과 같은 방향으로 흐르기 때문에 태양풍과의 상호작용이 더 어렵고 오로라가 발생하는 지역이 좁아집니다. 그래서 북극에서만 오로라를 볼 수 있는 것입니다.
그리고 남극과 북극의 지구 자기장은 지구의 자전에 따라 변하는데 이 변화에 따라 오로라가 발생하는 지역도 달라질 수 있습니다. 그래서 오로라가 발생하는 지역이 계절에 따라 변하는 것이기도 합니다.
이렇게 남극과 북극에서 오로라가 발생하는 이유는 지구 자기장과 태양풍의 상호작용과 지구의 자전에 따라 변하는 지구 자기장의 형태 때문입니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
지구 자기력선을 따라 대기로 낙하하는 하전 입자들(주로 전자)이 대기 중 원자 혹은 분자들과 충돌하여 이들을 들뜨게 만든다. 이렇게 들뜬 기체들이 원래의 바닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출하게 된다. 충분히 많은 충돌이 발생할 경우 우리 눈이 감지할 만한 다량의 빛을 방출하게 되며 이게 바로 오로라이다. 하지만 이 빛은 태양 빛에 비해 매우 약하기 때문에 육안으로는 주로 야간 시간에 관측 가능하다.
우주에서 바라본 오로라는 자기축을 중심으로 동서 방향으로 두께를 가진 타원체를 따라 빛을 내고 있다. 이러한 타원체를 오로라 타원체(auroral oval)라 한다. 오로라 타원체의 두께는 태양풍에 의한 지구 자기장교란 정도에 따라서 달라지며, 태양활동이 극심한 경우 타원체의 남북 경계가 각각 저위도 및 극 지방까지 팽창한다. 이 현상을 오로라 부폭풍이라 한다. 지상에서 바라본 오로라는 일반적으로 세로의 빛줄기를 갖는 커튼 형태를 띤다. 이는 그 지역의 자기력선의 방향과 낙하하는 하전 입자들의 모습이 반영된 것이다. 다시 말해 하전 입자들이 지구 근처의 강한 자기력선에 묶여 있기 때문에 주변의 다른 자기력선으로 이동이 불가하여 세로의 빛줄기 형태를 띠는 것이다. 오로라 타원체에 대한 관측자의 위치에 따라 오로라는 다양한 형태로 보일 수 있다. 타원체에서 남북 방향으로 멀어질수록 오로라를 관측할 수 없게 된다.