헝가리의 과학철학자, 에르빈 라슬로(Ervin Laszlo)는 인류를 향해 “지구라는 우주선을 타고 우주를 표류하고 있는 선원”이라고 말했어요. 실제로 지구는 우주에서 엄청난 속도로 자전하면서 태양 주위를 공전하고 있습니다. 마치 최첨단 우주선처럼 말이죠. 

지구호는 인류를 태우고 안전하게 운행하기 위해, 태양의 방사선 공격이나, 날아오는 운석을 막고, 태양계 밖으로 튕겨 나가지 않게 만드는 등 여러 가지 방어 장치를 가지고 있어요. 특히 지구호의 ‘어떤 방어 장치’가 잘 작동하고 있는 덕분에 환상적인 풍경을 자아내는 아름다운 ‘오로라’가 발생한다고 합니다. 과연 지구호를 지켜주는 이 방어 장치는 무엇일까요? 

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거대한 자석 덩어리! 지구 

세상에는 여러 종류의 자석이 있습니다. 막대자석, 말굽자석, 원형자석 등 모양과 크기가 가지각색이죠. 그렇다면 여기서 문제! 지구에서 제일 큰 자석은 과연 무엇일까요? 두구두구두구…. 정답은~! 바로, 지구입니다! 

지구 내부의 가장 깊은 곳에는 중심핵이라는 아주 뜨거운 층이 있어요. 중심핵은 바깥쪽의 외핵과 안쪽의 내핵으로 나뉘는데요. 내핵은 아주 무거운 금속들이 높은 압력으로 똘똘 뭉쳐 있으며, 외핵은 금속이 녹아서 액체처럼 흐르고 있답니다. 과학자들은 가장 뜨거운 내핵의 열이 액체 금속으로 된 외핵을 휘돌게 해 지구가 자성을 띠는 것이라고 추정하고 있어요. 

증거는 ‘나침반’을 통해 확인할 수 있습니다. 우리가 나침반을 보고 길을 찾을 수 있는 이유는, 장소에 상관없이 나침반 바늘이 지구의 자력에 이끌려 항상 같은 방향을 가리키고 있기 때문이에요. 바늘의 N극은 S극의 성질을 가진 북극을 가리키고, 반대로 바늘의 S극은 N극의 성질을 가진 남극을 가리킵니다. 

자석의 보이지 않는 힘 ‘자기장’ 

그런데 자석의 힘은 N극과 S극에서만 작용하지 않아요. N극과 S극을 포함한 자석 전체에 미치는 보이지 않는 힘 ‘자기장’이 존재하고 있거든요. 보이지 않는 자기장을 눈으로 확인해 보고 싶다면? 자석 주위에 철가루를 솔솔솔 뿌려봅시다. 

자, 자석 주위에 철가루가 흩어진 모양을 한 번 자세히 살펴보세요. 특이하게도 철가루의 모습은 불규칙하지 않고 일정 패턴이 있는 걸 알 수 있어요. 자석의 양극 주위에는 철가루가 밀집해 붙어있고, 자석의 가운데 부분은 철가루가 반원을 그리며 연결돼 있습니다. 이렇게 자력이 미치는 범위를 자기장이라고 해요. 

자석이 철가루를 끌어당기는 힘이 셀수록 철가루가 많이 붙어있는데요. 이를 통해, 철가루가 밀집해 있는 양극은 자기장의 세기가 세고, 느슨하게 모인 자석의 가운데 부분은 자기장의 세기가 약하다는 것을 알 수 있답니다. 

“지구는 내가 지킨다!” 
든든한 지구호 보호막 ‘지구자기장’ 

지구자기장은 나침반을 이용해 우리에게 길을 알려주는 것 말고도 아주 중요한 역할을 하고 있어요! 지구 주변에는 태양 쪽으로 지구 반지름의 10배, 반대쪽으로 60배나 되는 어마어마하게 커다란 타원형의 지구자기장이 지구 전체를 에워싸고 있는데요. 이 자기장이 바로, 우주에서 날아오는 해로운 물질들을 막아주는 ‘방패 역할’을 하거든요. 

대표적인 예는 태양으로부터의 보호입니다. 태양은 우리에게 생명체에게 없어서는 안 될 빛과 열을 전해줍니다. 문제는 태양은 빛과 함께 생명체의 DNA를 손상시킬 수 있는 해로운 ‘태양풍’도 함께 내뿜는다는 거예요. 이때, 이러한 태양풍이 지구 표면에 도달하지 못하게 든든하게 막아주는 것이 바로 지구자기장이죠. 

만약 지구자기장이 없었다면 지구는 생명체가 살기 힘든 곳이 됐을 거예요. 자력이 없어서 스마트폰, GPS, 인공위성 등이 모두 무용지물이 되고, 지구자기장을 몸으로 느낄 수 있는 능력이 있는 비둘기, 개미, 꿀벌 등이 방향감각을 잃고 벽에 부딪혀 떼죽음을 당하는 일이 발생할 수도 있기 때문입니다(ㅜㅜ). 

보호막이 작동하는 순간 아름다운 ‘오로라’ 생겨요 
지구의 자기장 또한 다른 자석들의 자기장처럼 눈으로 볼 수 없어요. 하지만, 태양풍이 지구자기장에 닿는 그 순간! 우리 눈으로 직접 그 활동을 볼 수 있답니다. 

태양에서 날아온 해로운 입자들이 지구 대기권으로 끌려오면 대부분은 지구자기장에 의해 차단됩니다. 하지만 그 중 일부는 강한 자기장에 이끌려 남극과 북극으로 모여들게 되죠. 이때 태양풍 입자와 지구 대기권이 충돌하면서 오색찬란한 신비로운 빛이 발생하는데요. 그것이 바로 우리가 알고 있는 아름다운 ‘오로라’입니다. 

앞으로 오로라를 볼 때 빛깔의 아름다움만 감상할 것이 아니라 ‘지금 지구호의 방어막이 잘 작동하고 있구나’ 하고 생각해 보는 건 어떨까요? 

한국에서도 오로라를 볼 수 있었다? 
지금 당장 여러분이 오로라를 보고 싶다면, 북극점에 가까운 위도 10~20도 내에 위치한 알래스카, 캐나다, 아이슬란드, 노르웨이로 가야 해요. 그런데 놀랍게도 옛날에는 우리나라에서도 오로라를 관측할 수 있었다고 합니다. 

한국에서 오로라를 관측했다는 기록은 과거 문헌에서도 찾아볼 수 있는데요. 백제, 고구려, 신라를 거쳐 고려와 조선 시대를 지나는 동안 관측된 기록만 무려 7백여 건에 달합니다. 조상들은 오로라의 다양한 색과 모양을 다음과 같이 기록했어요. 

그렇다면 왜 오로라는 더 이상 한국에서 볼 수 없게 된 걸까요? 그 이유는 지구자기장의 남북 양극이 매 순간 조금씩 이동하기 때문이에요. 현재 지구자기장에서의 북극점인 ‘자북극’은 캐나다 북극권에 위치해요. 그런데 자북극은 캐나다에서 서쪽 방향으로 매년 평균 40㎞ 속도로 이동하고 있죠. 과학자들은 50년 후 자북극이 시베리아로 옮겨가게 될 것이라고 추측하고 있습니다. 

정보 플러스+ 목성에도 오로라가 있다! 

오로라는 지구뿐 아니라 태양계 다른 행성인 목성, 토성에도 나타나는 것 아시나요? 그런데 특이하게도 목성의 오로라는 지구의 오로라와 생성 원리가 달라요. 

지구의 오로라는 태양풍에 의해 생성되는 반면, 목성의 오로라는 주로 ‘위성’ 때문에 발생합니다. 특히 목성의 4대 위성 중 ‘이오’는 초당 1톤의 플라스마를 방출하고 있어요. 이를 목성의 자기장이 항상 막고 있다 보니 오로라를 1년 내내 관측할 수 있다고 합니다. 

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*에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=32594