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오로라빌리지 오로라(Aurora) 오로라기본상식



              1. 오로라의 생성원리              

 

오로라(Aurora)는 태양에서 방출된 태양풍 속에 날아온 전기성을 띈 플라즈마를 가진 입자가 지구의 자기장에 이끌려 구 대기로 진입하면서, 대기의 공기 분자와 충돌하였을 때 발생하는 에너지가 빛으로 전환되는  상호 작용 현상입니다.  



지난 30년 동안 과학자들은 오로라를 일으키는 현상이 서브스톰 즉 ,지구 자기장이 '재결합 하는 자력선'에 의한 것인지, 아니면 '지구 가까운 곳에서 발생하는 폭발적인 불안정성'에 의해 생기는 것인지 판단하지 못했습니다. 하지만 미국 항공 우주국 (NASA)연구진은 "서브스톰을일으키는 것이 자력선의 재결합 이라는 사실"을 분명히 밝혔고, "서브스톰은 지구로부터 먼곳에서 시작해 점점 지구 쪽으로 확장된다"고 말했습니다. 지난 19세기에 처음으로 발견된 자기권 서브스톰은 태양풍 속에 들어있는 고 에너지 대전입자가 지구의 자기장에 방출돼 자기권 면을 따라 양쪽 극으로 하강 하다가 대기와 충돌해 기체를 이온화 하는 과정에서 가시광선과 자외선 및 적외선 영역의 빛을 는 현상을 말합니다. 이 때 사람의 눈에는 가시광선 영역의 오로라만 보이게 되는 것 입니다.  



              2. 오로라 명칭의 유래와 다양한 이름들              

 

"하늘에 펼쳐진 여신의 드레스 자락" 

오로라캐나다.jpg


라틴어로 여명을 뜻하는 오로라의 어원은 피에르 1621년 프랑스의 과학자 피에르 가센디가 로마 신화에 나오는 여명의 신 아우로라(AURORA)를 따서 이름을 지었다고 전해지고 있습니다. 

 

캐나다오로라.jpg


동양에서는 극광(極光)이라고도 불리우며, 옛 문헌에는 적기(赤氣)로 기록되어 있기도 합니다. 영어로는 노던라이트(Northern Light)라고 하며, 라틴어로는 '여명을 닮은 북녘의 및'이라는 의미의 오로라 보레알리스(Aurora Borealis)라고 합니다. 그리고 북반구와는 다르게 남반구에서 나타나는 오로라는 '오로라 오스트랄리스(Aurora Austrails)라는 명칭을 사용합니다.  

 



              3. 오로라에 얽힌 전설과 이야기들             

 

옐로나이프오로라.jpg


 "신들의 영혼이 하늘에서 춤추고 있었다" - 북미 원주민 Cree 족

"전쟁의 여신 발키리가 전사들을 천국으로 데려갈 때 방패에서 반사된 빛" - 바이킹 

"신의 계시", "하늘에서 타오르는 촛불" - 중세 유럽 

 

이렇게 다양한 전설을 가지고 있는 오로라는 여러 세기를 지나오면서 신화와 전설의 원천이 되어 왔습니다. 북극의 문명들은 오로라에 대해 여러가지 서로 다른 관점들을 가지고 있는데, 몇 몇은 오로라가 후생의 고귀한 도착점이라고 생각하며, 오로라 빛을 보며 휘파람을 부는 것은 그 곳에 살았던 죽은 사람들과 의사소통을 하는 방법이라고 생각하기도 했습니다. 또 다른 관점에서는 오로라가 영혼들이 하는 미식축구 게임이라고도 말 했고, 두려움의 대상으로 생각되었던 오로라를 향해, 즉 하늘을 향해 개의 배설물을 던지는 행위를 통해 두려움을 없앨 수 있다고 믿기도 하였습니다. 


 여름오로라반영.jpg

 

 




              4. 오로라의 종류              

 

캐나다푸른빛오로라.jpg오로라빌리지티피.jpg캐나다 붉은오로라.jpg

 

밤의 오로라는 수시로 모양을 바꾸며 빠른 속도로 움직이기 때문에 정확한 형태를 말하기는 어려우며,사실상 그 종류를 가려내는 것 역시 쉽지 않습니다. 색깔 역시 황록색, 붉은색, 오렌지색, 푸른색과 보라색, 회색 등 양하게 나타나는데, 오로라의 색상을 기준으로 그 종류가 나누어 지기도 합니다. 

 

<색상별로 본 오로라>

색상별로본오로라표.jpg


오로라의 움직임은 빠른경우 2km/sec 으로 굉장히 빠르게 움직이며, 사진을 통해 본 오로라는 아주 밝은 것 처럼 보이지만 사실 오로라의 밝기는 0.01룩스(빛의 밝기 단위)에서 0.1 룩스 쯤으로 불을 켠 양초에서 1m떨어진 곳의 밝기와 비슷한 정도입니다. 


캐나다의푸른빛오로라.jpg캐나다보라색오로라.jpg


오로라의 생성 원리에서 설명 했던 것 처럼 오로라의 빛은 태양풍의 입자가 대기권에 부딪히며 생겨난 마찰로 인해 주변의 산소 또는 질소분자가 타면서 발하는 빛입니다. 대기중의 다양한 기체분자는 나트륨 가스는 노란색, 네온가스는 오렌지 색 등 각 기체분자마다 발하는 색깔이 다르기 때문에 우리는 다양한 색깔의 오로라를 볼 수 있습니다. 

 





              5. 오로라 등급              

 

오로라는 모양, 밝기, 그리고 색깔까지 시시각각 그 모습을 바꾸며 움직이기 때문에, 보는 이들로 하여금 빛이 춤을 추고 있는 듯한 느낌을 줍니다. '저 멀리 떠 있는 구름 같은 것이 혹시 오로라 인가?' 라는 생각을 하게 하는 낮은 레벨의 오로라부터, 하늘과 땅 전체가 밝아지며, 눈과 호수에 까지 반영이 거세게 일어나는 오로라 까지, 오로라는 참 다양한 모습을 가지고 있는데요. 일반적으로 오로라는 가장 낮은 레벨 1에서 가장 높은 5 레벨 까지 총 다섯개의 레벨로 구분 됩니다. 다만, 오로라의 등급은 절대적인 구분법은 아니고, 많은 경험에 의해서 분류되고 있는 편이므로, 대략적인 오로라 감상에 도움이 되는 자료 정도로 이해하시는 것을 추천드립니다.

 

아래 이미지는 모두 오로라빌리지에서 촬영된 다양한 오로라 사진을 활용하여 작성되었습니다.


오로라_level1.jpg권오철오로라1.JPG

레벨 1 -오로라의 색, 빛, 움직임이 매우 약하고 육안으로는 집중해야 보이며 언뜻보면 흰색이나 회색처럼 느껴집니다. 

 

오로라_level2.jpg권오철오로라2.JPG

레벨 2 - 색, 빛은 비교적 뚜렷하나 움직임은 미약합니다. 눈으로도 잘 보이고 곧 그 이상 중급으로  발전할 가능성이 있습니다. 

  

오로라 빌리지에서 관찰된 겨울 저녁 오로라의 모습 : 


초반에 나타나는 오라라는 레벨 2~3 등급 사이의 오로라가 나타나며 다양한 모습을 보여주고 있습니다. 후반에는 나타나는 오로라는 4등급 정도로 판단할 수 있습니다.

 

오로라_level3.jpg

레벨 3 - 색과 빛은 육안과 카메라가 거의 비슷해지며 움직임이 뚜렷해 천천히 꿈틀 거리는 것이 느껴집니다. 

 

오로라leve_4권오철.jpg권오철오로라4.JPG

레벨 4 - 매우 밝고 색도 매우 화려하며 움직임은 거의 영화를 보는 듯 연속적입니다. 레벨 4 부터 오로라  촬영시 과도한 노출을 조심해야 합니다. 밝기는 보름달과 맞먹습니다. 


이쯤에서 드는 궁금증, 그럼 실제로 우리 눈으로 보는 오로라와, 사진으로 찍는 오로라는 어느정도의 차이가 있을까? 위에 소개한 레벨 4 정도의 오로라를 기준으로 정말 좋은 예가 하나 들어보겠습니다. 바로 위 사진을 촬영하실때, 원 저작자인 권오철 작가님께서 작성하신 영상을 살펴보면 아주 명확한 차이를 느끼실 수 있습니다.




위에서 보시다 시피, 레벨4 정도가 되면, 눈으로 보는 오로라와 장시간 노출을 통해 집광을 하고 이를 기록하는 카메라에 담긴 오로라가 거의 비슷한 느낌을 준다는 걸 알 수 있습니다.

 

오로라_level5.jpg권오철오로라서브스톰.JPG

<레벨5와 오로라 서브스톰>

 레벨 5정도의 오로라는 일반적인 레빌 5 오로라와 서브스톰이라 하는 오로라 폭발 정도로 구분할 수 있습니다. 공통적으로 레벨 5 정도면 매우 밝은 빛과 온 하늘에 물감을 풀어놓은 듯한 화려한 색을 보입니다. 움직임은 지상의 관측자를 압도할  듯 하며 그 빛과 화려함에 보통 넋이 나갈 정도 입니다. 


권오철오로라빌리지오로라서브스톰.jpg

(레벨5-1, 오로라 서브스톰) 

특히 중급이상의 태양 폭발 이후 종종 발생하는 오로라 서브스톰은 말 그대로 하늘에서 오로라가 매우 넓게 불꽃놀이를 하듯 터져누는데 일반적인 레벨 5보다 빛의 순간적인 강렬함과 움직임이 더욱 센 편 입니다. 레벨 5 정도의 오로라 촬영은 사실 초보자라면 과노출이 되기 쉽상이며  이 때는 오로라 사진 촬영 보다는 눈으로 즐기시기를 권장 합니다. 



 



              6. 우주에서 본 오로라              

 

비행기에서 보는 무지개는 우리가 흔히 생각하는 무지개 모양, 즉 반원이 아닌 완전한 원형 이라는 것을 알고 계셨나요? 지상에서 볼 수 있는 무지개의 나머지 반이 지평선 밑에 숨어 있기 때문인데요, 이와 마찬가지로 지상에서 볼 수 있는 오로라는 커다란 원형 고리의 일부분에 불과합니다. 

 

<영상출처 : NASA>


위의 영상은 지난 2011년 국제 우주 정거장에서 촬영된 영상입니다. 이처럼 지상 80~160 km 에서 발생하는 오로라의 전체 모습은 인공위성, 우주정거장 등에서 관찰이 가능한데, 우주인들이 가장 보고싶어하는 우주 현상으로 꼽힐 만큼 우주에서 바라보는 완벽한 환 모양의 오로라의 모습은 대단히 아름답다고 합니다.  


우주에서본오로라.jpg우주에서본오로라빛.jpg

위 좌측 사진은 우주 왕복선에서 바라 본 오로라의 모습으로, 국제 우주 정거장과 도킹한 엔데버의 승무원이 28mm 렌즈를 이용해 그리니치 기준시 08년 3월 21일 오전 9시 경에 촬영한 사진입니다. 기압이 낮은 지역(구름이 소용돌이 모양을 그리고 있는 지역)위에서 북극 오로라가 밤하늘에 밝은 초록 빛을 발하고 있는 모습을 관찰 할 수 있습니다.  <사진 출처 : 미국 항공우주연구소 NASA>