[별별 과학] 지구 자기장과 태양풍 기사의 사진
태양풍 막는 자기장 개념도. 나사 제공
지구는 거대한 자석이다. 지구 내부의 유체 흐름이 코일에 흐르는 전류처럼 작용하는 전자석이다. 지진파로 분석한 결과 지구는 가장 안쪽에 철, 니켈로 구성된 내핵과 외핵, 그 바깥에 유동성 고체인 맨틀, 맨 바깥에 지각이 있는 구조이다. 지구 내핵은 6000도 정도로 매우 뜨거운 고체 상태인데, 이 에너지를 차가운 맨틀에 전달하는 과정에서 액체 상태인 외핵에서 대류가 발생한다. 뜨거운 공기가 위로 올라가고 식으면 다시 아래로 내려오는 현상과 동일하다. 그런데 이 대류는 지구 자전 때문에 자전축 방향으로 정렬되려는 성향이 있다. 그 결과 외핵에는 자전축을 따라 회전운동하는 대류 기둥들이 만들어지고, 이 기둥을 따라 남북 방향으로 정렬된 자기장이 발생한다. 이 자기장은 매우 강력해서 지상 9만㎞까지 영향을 끼친다. 자기장 덕분에 지구에 생명체가 존재할 수 있는 환경이 조성되었다.

태양은 수소핵융합에 의해 생성된 에너지를 방출하는 과정에서 흑점과 플레어를 유발하는 폭발 현상이 자주 발생한다. 이 과정에서 태양 표면으로부터 수소이온, 헬륨이온 등 전기를 띤 입자들이 초속 수백㎞의 속도로 뜯겨 나오는데 태양풍이라고 한다. 지구까지 빠르면 하루 이틀에 도달한다. 태양풍이 지구 대기권을 침입한다면 지구환경에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 오존층은 파괴되고 엄청난 자외선이 지구로 쏟아지며, 대기층을 우주공간으로 꾸준히 날려버린다. 결국 대기압은 낮아지고 물은 증발해버리고 생명체는 살 수 없는 환경이 될 것이다. 하지만 태양풍은 대기권을 뚫고 들어오지 못한다. 바로 강력한 자기장 덕분이다. 전기를 띤 태양풍이 지구 상공에 진입하면 자기장 영향으로 진행 방향이 왜곡된다. 지구 상공 수천∼수만㎞에서 지구를 우회해서 벗어나고 대기권에는 거의 영향을 주지 않는다. 극히 일부만이 남극과 북극 상공에서 대기권에 침투해 플라스마를 생성하는데 이것이 오로라다.

이남영 칼럼니스트

트위터페이스북구글플러스