전래동화 ‘햇님과 달님’에서는 하늘로 올라간 여동생은 달님, 오빠는 햇님이 될 운명이었다. 하지만 어두움을 무서워하는 여동생을 대신해 오빠가 달님이 되고 여동생은 빛을 내는 햇님이 된다. 이처럼 해와 달은 우리에게 낮과 밤을 알려주며 그에 맞춰 일생생활을 할 수 있게 한다. 하지만 과연 밝음과 어두움, 그 뿐일까? 우리는 잘 느끼지 못하지만 지구에 살면서 우주의 태양, 달과 많은 상호작용을 하며 살아가고 있다.

다양한 빛깔의 오로라

오로라(aurora)는 '새벽'이란 뜻의 라틴어로, 프랑스의 과학자 피에르 가센디가 로마신화에 등장하는 여명의 신 아우로라의 이름을 딴 것이다.

그린란드 원주민들은 오로라를 ‘공놀이’라고 하는데 오로라를 보면서 휘파람을 불면 오로라가 가까이 다가오고, 개처럼 마구 짖으면 오로라가 사라진다는 전설에서 비롯된 것이다. 이런 전설을 통해 주민들은 오로라를 이리 굴러 왔다가 저리 튕겨 가는 공으로 연상했음직하다. 위도 60도에서 80도의 지역에서 넓게 나타나는 오로라는 그 크기가 항상 일정한 것이 아니라 태양의 활동에 따라 변한다. 오로라는 태양에서 방출된 전자나 양성자가 고속으로 날아와 지구 대기 중의 산소ㆍ질소 등의 입자와 부딪쳐 빛을 내는 현상으로, 일종의 방전 현상이다. 전기를 띤 입자가 상층 대기권에 들어오면 기존의 질소나 산소분자와 충돌하며 에너지를 옮긴다. 이때 전자운동으로 오로라의 다양한 빛깔이 발생한다. 빛깔은 황록색, 붉은색, 황색, 오렌지색, 푸른색, 보라색, 흰색 등이 있다. 주로 극지방에서 볼 수 있는 오로라는 보기엔 아름답지만, 사실 태양과 지구의 자기장이 충돌하면서 일으키는 태양 폭풍이다. 오로라가 보일 경우엔 통신과 전력 공급에 원활하지 않을 수 있는 것으로 알려졌다.

한편 지난 2003년 10월 30일 새벽, 사상 유례없는 태양 자기폭풍의 영향으로 우리나라에서도 오로라가 관측됐다. 이는 우리나라에서 현대적인 천문관측이 시작된 이후 처음이다. 고문헌에는 기원전 1세기인 고구려 동명성왕 때부터 18세기 중반까지 700여 번의 오로라 관측 기록이 나온다.

태양의 흑점주기

태양의 주성분인 수소와 헬륨들은 대기 안에서 핵융합을 일으키면서 거대한 에너지를 우주 공간으로 쏟아내는데 그것은 일정한 강약 주기를 갖고 있다. 주기마다 다소간의 기간 차이는 있지만, 과학자들은 이 주기를 평균 11년으로 보고 있다. 한 극소기(태양 활동이 잠잠한 시기)에서 극대기(태양 활동이 최대치에 이르는 시기)를 거쳐 그 다음 극소기까지를 한 주기로 보는데, 보통 극소기가 8년, 극대기가 3년이다. 지구에서 이 주기를 판단하는 기준은 태양 표면에 있는 흑점 수의 변화인데 원인은 아직 정확히 밝혀지진 않았지만 태양의 자기장이 대기의 흐름에 영향을 줘 생기는 것으로 추정한다. 흑점이 늘어나는 극대기에 생기는 강력한 지자기 폭풍과 불꽃은 지구의 전력과 통신을 마비시키기도 한다.

최근 영국 <왕립학회보>에 실린 연구진의 분석 결과를 보면, 이 시기에 태어난 사람들은 극소기에 태어난 사람들보다 5.2년 평균 수명이 짧았다. 이시기에 태어난 아이들은 2살 이전 사망 비율도 높았고 부유층과 빈곤층 중엔 빈곤층 여성의 경우 출산율이 훨씬 낮았다. 이는 임신 중에 얼마나 많은 자외선에 노출됐느냐가 아이의 건강과 유아기 사망률에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

참고로 20세기 후반의 태양 주기를 보면, 태양 극대기는 1957, 1968, 1979, 1989, 2000, 2013년이었다. 태양 극소기는 1954, 1964, 1976, 1986, 1996, 2008년이었다. 극대기 전후에 태어나 오늘날까지 건강하게 삶을 유지해가는 사람들은 부모님에게 또 다른 감사를 드려야 할지도 모르겠다.

달 형성의 수수께끼

지구의 위성인 달은 그 형성에 대해 많은 설이 있다. 그중 대표적인 네 가지는 첫 번째로 분열모델(딸 모델)이라 불리는 설이다. 과거 지구의 자전속도가 지금보다 빠를 때 일부분이 떨어져 나간 것이라는 설이다. 두 번째로 동반형성모델(자매모델)이라 불리는 이 설은 처음 지구가 생길 때 달이 동시에 같이 생겼다는 설이다. 하지만 이 두 가지 설은 달의 암석샘플의 구성성분이 지구와 다르다는 것을 설명하지 못한다. 세 번째로 포획모델이라는 설은 지구와 다른 장소에서 형성되어 떠돌다가 지구의 중력에 붙잡혀 위성이 되었다는 것이다. 하지만 지구와 달의 구성성분이 다른 장소에서 만들어졌다기에는 너무나 유사하다는 오류가 있다. 마지막 네 번째 충돌모델은 현재 가장 타당성이 있는 설로 알려졌다. 이것은 지구가 최초에 형성될 때 현재 화성 질량의 2배정도 되는 천체와 지구가 충돌하였고, 이때 지구의 일부분이 떨어져나가 현재 달이 되었다는 설이다. 충돌하기 이전에 지구는 충분한 시간을 두고 철과 같은 무거운 원소들이 내부로 가라앉아 달에는 철의 함유량이 적다는 것을 설명해준다. 그리고 충돌할 때의 고열 때문에 지구 지각의 휘발성물질은 대부분 증발하여 달에는 휘발성물질이 적다는 것 또한 설명이 가능하다. 이 가설은 발표 이후 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 타당성도 입증됐다.

슈퍼문 현상

슈퍼문(Super Moon)은 보름달 또는 신월이 가장 커 보이는 현상을 말하는데 특히, 보름달이 가장 크게 보이는 경우를 말한다. 달은 지구 주위를 원에 가까운 타원형으로 공전한다. 따라서 달이 지구에 가장 가까이 오는 경우가 있는데 이 때, 달이 가장 크게 보인다. (즉, 겉보기 크기가 가장 크다.) 이를 슈퍼문이라고 한다.

지난 3월에는 유럽의 고위도 지방, 북극, 북대서양의 북쪽 일부 등에서 슈퍼문 현상과 함께 달에 태양이 100% 가려져서 태양 바깥층의 코로나만 보이는 개기일식이 관측됐다. 두 현상이 겹치면서 지구와 달의 거리가 더 가까워져 조수간만의 차가 더 크게 벌어졌다. 그 때 날이 갑자기 어두워지자 패로 제도에서는 새들이 지저귀지 않고 개들이 짓는 이상 현상도 나타났다. 영국에서는 런던 템스강변이 조수의 영향으로 물에 잠겨서 문이 폐쇄되기도 하고 그 외 캐나다 동남부 펀디만, 호주 북부 연안 등에서도 강력한 조수현상이 일어났다.

이러한 슈퍼문 현상은 18년마다 딱 한 번씩만 관측되며 2033년 3월 3일에나 다시 볼 수 있을 것이다.

유희진 기자 pslim4252@changwon.ac.kr

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