작년 한국서도 보였던 오로라…역대급 '태양 폭풍' 영향

한국천문연구원

1일(현지시각) 미 알래스카주 앵커리지 상공에 북극광(오로라)이 펼쳐지고 있다. (사진은 내용과 상관없음) /사진=뉴시스

지난해 5월 '역대급'을 기록한 태양 폭풍의 원인이 밝혀졌다. 태양 표면에서 거대한 폭발이 일어났고, 가스구름 형태의 플라스마와 자기장이 수차례 우주로 방출됐다.

한국천문연구원(이하 천문연)은 국내외 최신 위성과 지상관측시스템을 통해 지난해 5월 발생한 'G5'급 지자기 폭풍의 원인을 분석한 결과를 13일 내놨다.

지자기 폭풍은 태양에서 발생한 강력한 태양 폭풍이 지구에 도달해 지구 자기장을 교란하는 현상이다. 미국 해양대기청(NOAA)의 우주기상예측센터가 폭풍 강도에 따라 G1(약함)부터 G5(극심함)까지 등급을 매기는데, 지난해 5월 발생한 지자기 폭풍은 21년 만에 발생한 G5급이었다. 지난 1일에는 G4급 지자기 폭풍이 발생한 바 있다.

분석 결과, 태양 표면에서 발생한 강력한 폭발 현상인 'X급 플레어'와 여러 번의 코로나질량방출(CME)이 원인이 된 것으로 확인됐다. 플레어는 태양 표면에서 돌발적으로 엄청난 에너지를 방출하는 현상이다. X급 플레어는 그중에서도 가장 강력한 폭발력을 가진다. CME는 태양 바깥 대기인 '코로나'에서 행성 간 공간으로 분출되는 가스 구름 형태의 플라스마와 자기장을 말한다.

지난해 5월 9일, X2.2급 플레어가 나타나 주요 CME를 발생시켰고, 이전에 발생한 CME와 합쳐져 강력한 태양풍이 지구 궤도에 도달했다. 이로 인해 지구 자기권이 강하게 압축됐고, 행성 간 자기장과 지구 자기장 사이에 강력한 '자기 재연결'이 발생한 것으로 나타났다. 자기 재연결은 자기장 에너지가 플라스마 열에너지와 운동에너지로 변환되는 현상이다.

이로 인해 지구 고위도 상층 대기로 유입되는 에너지양이 늘어 지구 열권이 가열됐다. 또 지구 대기권에서 전기가 밀집된 공간인 전리권의 전자 밀도도 변화했다. 플라스마가 지구 자기장과 상호작용하며 입자들이 전리권으로 유입됐고, 이들 입자가 공기 분자와 반응해 오로라가 발생했다.

천문연은 남극 장보고과학기지와 영천 보현산천문대에서 운영 중인 천문연 전천카메라로 오로라를 확인했다고 밝혔다. 거창 감악산에 설치된 중성자 모니터를 통해서도 우주방사선 유입량이 변화했음이 확인됐다.

곽영실 천문연 책임연구원은 "올해는 태양활동의 극대기"라며 "이번 분석은 향후 대비책을 마련하는 데 좋은 기초자료가 될 것"이라고 했다.

NASA의 SDO 위성에 탑재된 HMI로 얻은 광구의 밝기 영상(왼쪽 그림)과 자기장 분포(오른쪽 그림) /사진=한국천문연구원

박건희 기자 wissen@mt.co.kr