오로라

Aurora
여러 용어가 여기로 리디렉션됩니다.기타 용도는 오로라(동음이의), 오로라 오스트랄리스(동음이의), 오로라 보렐리스(동음이의), 노던 라이트(동음이의), 서던 라이트(동음이의)를 참조하십시오.
Green aurora over the Víkurkirkja church at Vík in Iceland
Northern Lights with very rare blue light emitted by nitrogen
Aurora corealis shines above Bear Lake near Eielson Air Force Base, Alaska
Aurora australis in Antarctica
Red and green Aurora in Fairbanks, Alaska
더 희귀한 빨간색과 파란색 조명을 가진 오로라를 포함한 전 세계에서 온 오로라의 이미지
2017년[1] 국제우주정거장에서 본 오로라 오스트랄

오로라([b]aurorae[a])pl. 또는 오로라(aurora)는 북극광(aurora borealis) 또는 남극광(aurora australis)으로도 흔히 알려진 지구의 하늘에 나타나는 자연광 디스플레이입니다.[c]오로라는 하늘 전체를 덮고 있는 커튼, 광선, 나선형, 또는 역동적인 깜박임으로 나타나는 밝은 빛의 역동적인 패턴을 보여줍니다.[3]

오로라는 태양풍에 의한 자기권 교란의 결과입니다.코로나 구멍과 코로나 질량 방출로 인한 태양풍의 속도 향상으로 인해 큰 장애가 발생합니다.이러한 교란은 자기권 플라즈마에서 대전된 입자의 궤적을 변화시킵니다.주로 전자와 양성자인 이 입자들은 대기 상층부로 침전됩니다.이로 인한 이온화와 대기 구성 요소의 여기는 다양한 색상과 복잡성의 빛을 방출합니다.두 극지방 주변의 밴드 내에서 발생하는 오로라의 형태 또한 침전 입자에 가해지는 가속도의 양에 따라 달라집니다.

태양계에 있는 대부분의 행성들, 몇몇 자연 위성들, 갈색 왜성들 그리고 심지어 혜성들 또한 오로라를 가지고 있습니다.

어원

오로라라는 단어는 태양의 도래를 알리며 동쪽에서 서쪽으로 이동했던 새벽의 로마 여신 오로라의 이름에서 유래되었습니다.[4]고대 그리스 시인들은 새벽을 은유적으로 가리키기 위해 에오스라는 이름을 사용했고, 종종 어두운 하늘을 가로질러 색깔을 연주하는 것을 언급했습니다(예: "장밋빛 손가락을 가진 새벽").[5]

보레알리스와 오스트랄리스라는 단어는 그리스 신화에 나오는 북풍(보레아스)과 남풍(오스터)의 고대 신들의 이름에서 유래되었습니다.

발생

우주에서 보이는 지구의 대기는 지평선에 있는 서로 다른 색깔의 띠입니다.아래쪽에서 잔광은 구름의 실루엣이 있는 오렌지색으로 대류권을 비추고, 성층권은 흰색과 파란색으로 비춥니다.다음으로 중층권(분홍색 영역)은 100km의 우주 가장자리 바로 아래까지 뻗어 있고, 수백km 이상의 녹색과 적색 오로라를 품고 있는 열권 하부(어두운)의 핑크색 기류가 형성되어 있습니다.

대부분의 오로라는 "오로라 구역"이라고 알려진 구역에서 발생하는데,[6] 보통 위도가 3°~6°(약 330~660km)이고 지자기극에서 10°~20° 사이의 폭을 가지며, 어두운 하늘을 배경으로 밤에 가장 뚜렷하게 보입니다.현재 오로라를 보여주는 지역은 "오로라 타원형"이라고 불리는데, 지구의 밤 쪽으로 태양풍에 의해 이동된 띠입니다.[7]지자기적 연결에 대한 초기 증거는 오로라 관측 통계에서 나옵니다.엘리아스 루미스(1860),[8] 나중에 헤르만 프리츠(1881)[9]와 소푸스 트롬홀트(1881)[10]는 오로라가 주로 오로라 영역에서 나타난다는 사실을 밝혀냈습니다.

북위도에서, 그 효과는 북극광 또는 북극광으로 알려져 있습니다.전자의 용어는 갈릴레오에 의해 1619년에 만들어 졌는데, 새벽의 로마 여신과 북풍의 그리스 이름에서 따온 것입니다.[11][12]남쪽의 상대인 오로라 오스트랄리스 또는 남쪽의 빛은 오로라와 거의 동일한 특징을 가지고 있으며 북쪽의 오로라 영역의 변화와 동시에 변화합니다.[13]오로라 오스트랄리스는 남극, 칠레, 아르헨티나, 남아프리카, 뉴질랜드 그리고 호주의 높은 남위도에서 볼 수 있습니다.오로라는 알래스카, 캐나다 영토, 아이슬란드, 그린란드, 노르웨이, 스웨덴, 핀란드, 스코틀랜드, 시베리아와 같은 북극 주변 지역에서 볼 수 있습니다.드물게는 남쪽 지중해와 미국의 남쪽 주까지 오로라를 볼 수 있습니다.

지자기 폭풍은 오로라의 타원형(북쪽과 남쪽)을 확장시켜 오로라를 위도가 낮아지도록 합니다.오로라의 순간적인 분포("오로라 타원형")[6]는 자극의 중심이 3-5° 정도로 약간 다르므로, 해당 자극이 관측자와 태양 사이에 있을 때 오로라 호가 적도를 향해 가장 멀리 도달합니다.이때 오로라를 가장 잘 볼 수 있는데, 이 때를 자기야라고 부릅니다.

오로라 타원형 안에서 볼 수 있는 오로라는 바로 머리 위에 있을 수 있지만, 멀리서 보면 마치 태양이 이상한 방향에서 떠오르는 것처럼 극을 향해 있는 수평선을 초록색 빛으로, 때로는 희미한 빨간색으로 비춥니다.오로라는 또한 오로라 영역의 극 방향으로 확산 패치 또는 아크로 나타나는데,[14] 이는 아시각적일 수 있습니다.

탐험대 28호 승무원들이 국제우주정거장에서 찍은 오로라 오스트랄리스 영상
이 일련의 촬영은 2011년 9월 17일 17:22:27부터 17:45:12 GMT까지 마다가스카르 남부에서 인도양을 넘어 호주의 바로 북쪽으로 올라가는 상승 경로에서 촬영되었습니다.
이 일련의 촬영은 2011년 9월 7일 17:38:03부터 17:49:15 GMT까지 남인도양의 프랑스령 서던 및 남극 랜드에서 호주 남부로 촬영되었습니다.
이 일련의 샷은 2011년 9월 11일 13:45:06부터 14:01:51 GMT까지 호주 동부 근처의 하강 패스에서 뉴질랜드 동부의 상승 패스로 반올림했습니다.
북아메리카와 유라시아의 NOAA 지도
Kp map of North America
북아메리카
Kp map of Eurasia
유라시아의
이 지도들은 2011년 10월 28일 현재 다양한 수준의 지자기 활동에서 오로라의 지역적인 자정 적도 경계를 보여줍니다. – 이 지도들은 지자기 극의 위치가 변하면서 바뀝니다.K=3의 K-index는 상대적으로 낮은 수준의 지자기 활동에 해당하는 반면, K=9는 높은 수준을 나타냅니다.

오로라는 지자기 폭풍이 오로라 타원형을 일시적으로 확대시킬 때 오로라 영역 아래의 위도에서 가끔 볼 수 있습니다.거대한 지자기 폭풍은 11년간의 흑점 주기의 정점 동안 또는 정점 이후 3년 동안 가장 흔히 발생합니다.[15][16]국소적인 지자기장 벡터 B에 대해 각각 평행하고 수직인 속도 벡터에 의해 결정되는 각도에서 필드 라인을 둘러싼 전자 나선(gyrate).이 각도는 입자의 "피치 각도"로 알려져 있습니다.언제든지 자기장선으로부터 전자의 거리 또는 반지름을 라모 반지름이라고 합니다.피치각은 전자가 대기에 더 가까운 자기장 세기가 큰 영역으로 이동함에 따라 증가합니다.따라서 대기에 들어가기 전에 각도가 90°가 되면 어떤 입자들이 되돌아오거나 거울을 통해 그곳의 분자들과 충돌하는 것이 가능합니다.거울에 반사되지 않는 다른 입자들은 대기권으로 들어와 고도 범위에 걸쳐 오로라를 보여줍니다.다른 종류의 오로라들이 우주에서 관측되어 왔습니다. 예를 들어, 극지를 가로질러 태양 방향으로 뻗어 있는 극지호, 관련된 "세타 오로라",[17] 그리고 정오 근처에 있는 "낮 측면호" 등이 있습니다.이들은 상대적으로 드물고 잘 이해되지 않습니다.맥동하는 오로라, "검은 오로라" 및 그들의 더 희귀한 동반자 "안티 블랙 오로라" 및 하위 시각적인 붉은 호와 같은 다른 흥미로운 효과가 발생합니다.이 모든 것 외에도, 두 개의 극지 돌기 주변에서 관찰되는 약한 빛(종종 짙은 붉은 색), 즉 지구를 통해 닫히는 것들과 꼬리에 휩쓸려 원격으로 닫히는 것들을 구분하는 필드 라인.

이미지들

지구의 디지털 이미지 위에 겹쳐진 IMAGE에 의한 완전한 오로라 오스트랄리스의 영상

오로라의 영상에 대한 초기 연구는 1949년 서스캐처원 대학교에서 SCR-270 레이더를 이용하여 이루어졌습니다.[citation needed]오로라 방출이 일어나는 고도는 카메라를 이용해 12,000개 이상의 오로라를 삼각측량한 Carl Størmer와 그의 동료들에 의해 밝혀졌습니다.[18]그들은 대부분의 빛이 지상에서 90~150km (56~93m) 사이에서 생성되며, 때로는 1,000km (620m) 이상까지 확장된다는 것을 발견했습니다.

양식

Clark(2007)에 따르면, 지상에서 볼 수 있는 형태는 최소형부터 가장 눈에 잘 띄는 형태까지 4가지가 있습니다.[19]

다른 형태
  • 지평선 근처에서 은은한 빛이 납니다.이것들은 가시거리의 한계에 가까울 수 있지만,[20] 별들은 빛을 통해 사라지지 않고 볼 수 있기 때문에 달빛 구름과 구별될 수 있습니다.
  • 구름처럼 보이는 패치나 표면.
  • 호들이 하늘을 가로질러 휘어져 있습니다.
  • 광선은 호를 가로지르는 밝고 어두운 줄무늬로, 다양한 양만큼 위로 도달합니다.
  • 코로나는 하늘의 많은 부분을 덮고 그 위의 한 지점에서 갈라집니다.

Brekke (1994)는 또한 몇몇 오로라를 "커튼"이라고 묘사했습니다.[21]커튼과의 유사성은 종종 호 안에서 접힘으로써 강화됩니다.호들은 하늘 전체를 가득 채울 수 있는 별도의, 때로는 빠르게 변화하는, 종종 광선 모양의 특징들로 조각이 나거나 쪼개질 수 있습니다.이것들은 또한 이산 오로라라고도 알려져 있는데, 때때로 밤에 신문을 읽을 수 있을 정도로 밝습니다.[22]

이러한 형태들은 오로라가 지구 자기장에 의해 형성되는 것과 일치합니다.호, 광선, 커튼, 그리고 코로나의 모양은 대기의 빛나는 부분의 모양과 보는 사람의 위치에 의해 결정됩니다.[23]

오로라 빛의 색상 및 파장

  • 적색: 최고 고도에서 여기된 원자 산소는 630 nm (적색)에서 방출됩니다; 이 파장에서 낮은 원자 농도와 낮은 눈의 민감도는 이 색을 더 강렬한 태양 활동 하에서만 볼 수 있게 만듭니다.산소 원자의 수가 적고 산소 원자의 농도가 점차 감소하는 것이 "커튼"의 윗부분의 희미한 모습의 원인입니다.주홍색, 진홍색, 카민색은 오로라에서 가장 자주 볼 수 있는 빨간색입니다.
  • 녹색: 낮은 고도에서는 충돌이 더 자주 일어날수록 630 nm(적색) 모드가 억제됩니다. 오히려 557.7 nm의 방출이 압도적입니다.녹색 오로라는 상당히 높은 원자 산소 농도와 녹색에 있는 더 높은 눈의 민감성으로 인해 가장 흔합니다.여기서 들뜬 분자 질소(N2 분자의 높은 안정성 때문에 원자 질소는 희귀함)는 산소 원자와 충돌하여 에너지를 전달하고 녹색 파장으로 에너지를 방출하기 때문에 역할을 합니다. (적색과 녹색이 함께 섞여서 분홍색이나 노란색을 생성할 수도 있습니다.)약 100km 미만의 원자 산소 농도가 급격히 감소한 것이 커튼의 하단 가장자리가 갑자기 끝나게 된 원인입니다.557.7nm와 630.0nm 파장은 모두 원자 산소의 금지된 전이에 해당하며, 이는 화염과 퇴색의 그래디컬함(각각 0.7초와 107초)을 담당하는 느린 메커니즘입니다.
  • 청색: 아직 더 낮은 고도에서는 원자 산소가 드물고, 분자 질소와 이온화된 분자 질소가 가시광선 방출을 대체하여 스펙트럼의 적색과 청색 부분에서 많은 수의 파장으로 방사되며, 428 nm(파란색)가 우세합니다.파란색과 보라색의 방출은 일반적으로 "커튼"의 아래쪽 가장자리에서 태양 활동의 가장 높은 수준에서 나타납니다.[24]분자 질소의 전이는 원자 산소의 전이보다 훨씬 빠릅니다.
  • 자외선:오로라에서 나오는 자외선 복사(광학창 내에 있지만 사실상 모든[clarification needed] 사람이 볼 수는 없음)가 필요한 장비로 관측되었습니다.자외선 오로라는 화성,[25] 목성, 토성에서도 발견되었습니다.
  • 적외선:적외선 복사는 광학 창 안에 있는 파장에서도 많은 오로라의 일부입니다.[25][26]
  • 노란색과 분홍색은 빨간색과 녹색 또는 파란색의 혼합입니다.주황색뿐만 아니라 다른 색조의 빨간색도 드물게 볼 수 있는데, 노란색-녹색이 적당히 일반적입니다.[clarification needed]적색, 녹색 및 청색은 선형적으로 독립적인 색상이므로 이론적으로 첨가제 합성은 대부분의 인간이 인식하는 색상을 생성할 수 있지만 이 기사에서 언급된 색상은 사실상 포괄적인 목록입니다.

시간에 따른 변화

2021년 9월 6/7일, 전 하늘 카메라에 의한 하룻밤 녹화에 의한 키오그램 제작키오그램은 일반적으로 오로라의 시간에 따른 변화를 시각화하는 데 사용됩니다.

오로라는 시간에 따라 바뀝니다.밤이 지나면, 그것들은 빛을 발하기 시작하고 코로나를 향해 나아갑니다. 비록 그것들에 닿지는 않겠지만 말이죠.그들은 반대의 순서로 희미해지는 경향이 있습니다.[21]1963년까지 이러한 변화는 태양을 기준으로 고정된 패턴 아래에서 지구가 회전하기 때문이라고 생각되었습니다.나중에 다른 장소에서 온 오로라의 모든 하늘의 영화들을 비교함으로써 오로라들이 종종 오로라 서브스톰이라고 불리는 과정에서 지구적인 변화를 겪는다는 것이는 세계 지구 물리학의 해 동안 수집되었습니다.몇 분 안에 오로라 타원형을 따라 조용한 호에서 어두운 면을 따라 활성화된 디스플레이로 바뀌고 1-3시간 후에는 점차 다시 바뀝니다.[27]시간에 따른 오로라의 변화는 일반적으로 키오그램을 사용하여 시각화됩니다.[28]

더 짧은 시간 척도에서, 오로라는 그들의 겉모습과 강도를 바꿀 수 있는데, 때로는 너무 느려서 알아차리기 힘들 정도로 그리고 어떤 때는 2초 미만의 척도로 빠르게 내려갈 수 있습니다.[22]맥동하는 오로라 현상은 보통 2~20초의 주기를 가진 짧은 시간 척도에 따른 강도 변화의 예입니다.이러한 유형의 오로라는 일반적으로 청색 및 녹색 방출과 평균 태양풍 속도(c. 500km/s) 이상의 경우 약 8km의 피크 방출 높이가 감소합니다.[29]

기타 오로라 복사

또한 오로라와 관련 전류는 1972년에 발견된 오로라 킬로미터 방사선(AkR)으로 알려진 약 150 kHz의 강력한 전파 방출을 생성합니다.[30]이온권 흡수는 AKR을 우주에서만 관측할 수 있게 만듭니다.오로라와 관련된 입자에서 비롯된 X선 방출도 감지되었습니다.[31]

소음

오로라의 소음은, 탁탁탁탁탁 소리와 비슷하게, 지구 표면의 약 70 m (230 ft) 상공에서 시작되며, 추운 밤에 형성된 대기의 반전층에 대전된 입자들에 의해 발생합니다.하전 입자는 태양의 입자가 반전층에 부딪혀 소음이 발생할 때 방출됩니다.[32][33]

특이유형

스티브

2016년, 50명 이상의 시민 과학 관측자들은 "강력한 열 방출 속도 향상"을 위해 "STEVE"라고 이름 붙인 알려지지 않은 종류의 오로라에 대해 설명했습니다.STEVE는 오로라는 아니지만, 450km(280mi) 고도에서 25km(16mi) 폭의 뜨거운 플라즈마 리본이 6,000K(5,730°C, 10,340°F)의 온도로, 6km/s(3.7mi/s)의 속도로 흐르기 때문에 발생합니다(리본 바깥쪽 10m/s).[34]

피켓 울타리 오로라

비록 후자는 스티브 없이도 볼 수 있지만, 스티브를 유발하는 과정들은 피켓 울타리 오로라와도 관련이 있습니다.[35][36]대기 중 전자의 침전에 의해 발생하기 때문에 오로라이지만, 오로라 타원형의 바깥쪽에서 [37]일반적인 오로라보다 적도에 가깝게 나타납니다.[38]스티브와 함께 피켓 울타리 오로라가 나타나면 아래에 있습니다.[36]

사구오로라

핀란드 시민[39][40] 과학자들이[43] 2020년 처음 보고하고 2021년[41][42] 확인한 사구 오로라 현상.그것은 모래 언덕 같은 느낌을 주는 녹색 확산 오로라에서 일정한 간격을 두고 더 밝은 빛을 내는 평행한 줄무늬로 구성되어 있습니다.[44]이 현상은 전자 침전이 있을 때 중간권의 반전층을 통해 도파관에서 수평으로 이동하는 대규모 대기 파동에 의한 원자 산소 밀도 변조에 의해 발생하는 것으로 추정됩니다.[41]

말칼라오로라

말 칼라 오로라(HCA)는 오로라 타원이 새벽과 황혼 시간 동안 극 방향으로 이동하고 극모가 눈물방울 모양으로 변하는 오로라의 특징입니다.그들은 행성간 자기장(IMF)이 영구적으로 북쪽에 있을 때, IMF 시계각이 작은 시기에 형성됩니다.이들의 형성은 이중 로브 재연결(DLR)에 의해 주간 자기권의 상단에서 자속이 폐쇄되는 것과 관련이 있습니다.HCA 행사는 계절에 의존하지 않고, IMF가 북쪽에서 30도 이내에 있어야 합니다.[45]

콘쥬게이트 오로라

컨쥬게이트 오로라는 같은 지자기장 선 상의 북반구와 남반구의 컨쥬게이트 지점에서 발견되는 거의 정확한 거울상 오로라입니다.이러한 현상은 일반적으로 태양에 대한 남북 지자기극의 방향에 거의 차이가 없는 춘분 때 발생합니다.1967년, 1968년, 1970년, 1971년 알래스카와 뉴질랜드에서 날아온 항공기로 공액 오로라를 형상화하려는 시도가 이루어졌고, 어느 정도 성공을 거두었습니다.[46]

원인들

다른 종류의 오로라를 만드는 물리적 과정들에 대한 완전한 이해는 아직도 불완전하지만, 기본적인 원인은 태양풍과 지구의 자기권의 상호작용과 관련되어 있습니다.태양풍의 다양한 세기는 다양한 크기의 효과를 발생시키지만 다음과 같은 물리적 시나리오 중 하나 이상을 포함합니다.

  1. 지구의 자기권을 통과하는 정지상태의 태양풍은 자기권과 꾸준히 상호작용하며 태양풍 입자를 반대쪽 반구에서 '닫혀있는' 것이 아니라 '열려있는' 지자기장 선에 직접 주입하고 활 충격을 통해 확산을 제공할 수 있습니다.또한 방사선 벨트에 이미 갇힌 입자가 대기 중으로 침전될 수도 있습니다.일단 복사대에서 대기로 입자가 손실되면, 조용한 조건에서는 새로운 입자가 입자를 천천히 대체할 뿐이고, 손실 원뿔은 고갈됩니다.그러나 자기 꼬리에서 입자 궤적은 끊임없이 변화하는 것으로 보이는데, 아마도 입자가 적도 근처의 매우 약한 자기장을 통과할 때일 것입니다.그 결과, 해당 영역의 전자 흐름은 모든 방향에서 거의 동일하며("등방성"), 누출되는 전자의 안정적인 공급을 보장합니다.전자의 누출은 꼬리를 양전하로 유지하지 않습니다. 대기로 손실된 각각의 누출 전자가 전리층에서 위쪽으로 끌어당기는 저에너지 전자로 대체되기 때문입니다.뜨거운 전자를 차가운 전자로 대체하는 것은 열역학 제2법칙과 완전히 일치합니다.지구 주위에 전류를 발생시키는 완전한 과정은 불확실합니다.
  2. 향상된 태양풍으로 인한 지자기 교란은 자기 꼬리("자기 서브스톰")의 왜곡을 야기합니다.이러한 '스톰'은 행성간 자기장이 남쪽으로 향하는 상당한 성분을 가지고 있는 (수 시간 단위로) 장시간 지속된 후에 발생하는 경향이 있습니다.이로 인해 필드 라인과 지구의 필드 라인 간의 상호 연결률이 높아집니다.그 결과, 태양풍은 자속(자기장 선들의 관들, 그것들의 거주하는 플라즈마와 함께 '잠겨진')을 지구의 낮 쪽에서 자기 꼬리로 이동시켜, 태양풍 흐름에 주는 장애물을 넓히고 밤 쪽의 꼬리를 수축시킵니다.궁극적으로 일부 꼬리 플라스마는 분리될 수 있으며, 일부 방울은 하류로 압축되어 태양풍과 함께 운반됩니다. 다른 방울들은 주로 자정 무렵에 오로라의 강한 폭발을 일으키는 지구 쪽으로 압축됩니다.지자기 폭풍은 더 큰 상호작용으로 인해 지구 주변에 갇혀 있는 플라즈마에 더 많은 입자를 추가하고, 또한 "고리 전류"를 향상시킵니다.때때로 지구 자기장의 수정은 매우 강해서 오로라 구역보다 적도에 훨씬 가까운 자기장 선에서 중위도에서 볼 수 있는 오로라를 생성할 수 있습니다.
    달과 오로라
  3. 오로라 하전 입자의 가속은 항상 오로라를 일으키는 자기권 교란을 동반합니다.자기장이나 파동-입자 상호작용을 따라 강한 전기장에서 주로 발생하는 것으로 추정되는 이 메커니즘은 유도 자기장 방향으로 입자의 속도를 증가시킵니다.따라서 피치 각도가 감소하고 대기 중으로 침전될 가능성이 높아집니다.지자기 교란이 심할 때 생성되는 전자기파와 정전기파 모두 오로라를 유지하는 에너지화 과정에 큰 기여를 합니다.입자 가속은 태양풍으로부터 간접적으로 대기로 에너지를 전달하는 복잡한 중간 과정을 제공합니다.
Aurora australis (2005년 9월 11일)는 NASA의 IMAGE 위성에 의해 포착되어 블루 마블 합성 이미지에 디지털로 덧씌워졌습니다.동일한 위성 데이터를 사용하여 제작된 애니메이션도 이용할 수 있습니다.

이러한 현상들에 대한 세부적인 사항들은 충분히 이해되지 않고 있습니다.그러나 오로라 입자의 주요 원천은 자기권에 공급하는 태양풍, 복사 영역을 포함하는 저장소 및 일시적으로 지자기장에 의해 국한된 자기적으로 갇힌 입자, 입자 가속 과정과 결합되어 있다는 것은 분명합니다.[47]

오로라 입자

대기 구성 요소의 이온화와 여기가 오로라 방출로 이어지는 직접적인 원인은 1960년 캐나다의 포트 처칠에서 출발한 선구적인 로켓 비행에서 위에서 대기로 들어오는 전자의 흐름이 밝혀지면서 발견되었습니다.[48]그 이후로 광범위한 측정 자료들은 로켓과 위성을 이용하여 오로라 지역을 횡단하는 많은 연구팀들에 의해 1960년대 이후 꾸준히 향상된 해상도로 힘들게 수집되었습니다.주요 발견들은 오로라 호들과 다른 밝은 형태들이 대기권으로 약 10,000 km 떨어진 마지막 몇 개 동안 가속된 전자들 때문이라는 것입니다.[49]이 전자들은 종종 에너지 분포에서 피크를 보이며 자기장의 국소 방향을 따라 우선적으로 정렬됩니다.

이와는 대조적으로, 확산과 맥동 오로라를 주로 담당하는 전자는 부드럽게 떨어지는 에너지 분포와 국소 자기장에 수직인 방향을 선호하는 각진(pitch-angular (pitch-angle) 분포.맥동은 오로라 영역 자기장 선의 적도 교차점 또는 그 근처에서 발생하는 것으로 발견되었습니다.[50]양성자는 또한 이산적이고 확산적인 오로라와 관련이 있습니다.

대기.

오로라는 80 km (50 mi) 이상의 지구 대기 상층부에서 광자의 방출, 이온화된 질소 원자가 전자를 되찾고 산소 원자와 질소 기반 분자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 돌아오는 것에서 비롯됩니다.[51]그들은 대기 중으로 침전된 입자들의 충돌로 이온화되거나 흥분합니다.들어오는 전자와 양성자가 모두 관련되어 있을 수 있습니다.여기 에너지는 광자의 방출이나 다른 원자나 분자와의 충돌에 의해 대기 내에서 손실됩니다.

산소배출량
흡수되는 에너지의 양에 따라 녹색 또는 주황색-적색.
질소배출량
파란색, 보라색 또는 빨간색; 분자가 이온화된 후 전자를 되찾으면 파란색 및 보라색, 들뜬 상태에서 바닥 상태로 돌아오면 빨간색.

산소는 지면 상태로 되돌아간다는 점에서 특이합니다. 557.7 nm의 녹색 빛을 방출하는 데 0.7초가 걸리고 적색 630.0 nm의 빛을 방출하는 데는 최대 2분이 걸릴 수 있습니다.다른 원자나 분자와의 충돌은 여기 에너지를 흡수하고 방출을 막는데, 이 과정을 충돌 퀀칭(collisional 퀀칭)이라고 합니다.대기의 가장 높은 부분이 더 높은 비율의 산소를 포함하고 더 낮은 입자 밀도를 가지고 있기 때문에, 그러한 충돌은 산소가 붉은 빛을 방출하는 시간을 허용할 만큼 충분히 희귀합니다.밀집도가 높아져 대기 중으로 내려가는 충돌이 잦아져 적색 방출이 발생할 시간이 없고, 결국 녹색 방출마저 막히게 됩니다.

이것이 고도와 색차가 있는 이유입니다. 높은 고도에서는 산소 적색이 우세하고, 그 다음에는 산소 녹색과 질소 청색/보라색/적색, 그리고 충돌 시에는 질소 청색/보라색/적색이 우세합니다.초록색이 가장 흔한 색입니다.그 다음에는 연두색과 빨간색이 섞인 분홍색이 나오고, 그 다음에는 순수한 빨간색, 그 다음에는 노란색 (빨간색과 녹색이 섞인), 그리고 마지막에는 순수한 파란색이 나옵니다.

침전 양성자는 일반적으로 대기에서 전자를 얻은 후 입사 수소 원자로 광학적 방출을 생성합니다.양성자 오로라는 보통 낮은 위도에서 관측됩니다.[52]

전리층

밝은 오로라는 일반적으로 버클랜드 전류(Shield et al., 1969;[53] Zmuda and Armstrong, 1973[54])와 관련이 있으며, 이 전류는 극의 한쪽에서 전리층으로 흘러 들어가고 다른 쪽에서는 바깥쪽으로 흐릅니다.그 사이에서 전류의 일부는 이온권 E층(125km)을 통해 직접 연결되고, 나머지("영역 2")는 방향을 틀어 적도에 가까운 필드 라인을 다시 통과하고 자기적으로 갇힌 플라즈마에 의해 전달되는 "부분 고리 전류"를 통해 닫힙니다.전리층은 오믹 전도체이기 때문에 일부에서는 이러한 전류가 구동 전압을 필요로 한다고 생각하는데, 아직 특정되지 않은 다이너모 메커니즘이 공급할 수 있습니다.극지방 캡 위의 궤도에 있는 전기장 탐사선은 강한 자기 폭풍 동안 최대 200,000 볼트 이상으로 상승하는 40,000 볼트의 전압을 암시합니다.또 다른 해석으로, 전류는 파동/입자 상호작용에 의해 전자가 대기로 가속되는 직접적인 결과입니다.

이온권 저항은 복잡한 성질을 가지며, 2차 홀 전류 흐름으로 이어집니다.물리학의 이상한 반전에 의해, 주 전류에 의한 지면에서의 자기 교란은 거의 상쇄되고, 오로라의 관측된 효과의 대부분은 2차 전류인 오로라 전기 제트에 기인합니다.오로라 전기 제트 지수(나노테슬라로 측정)는 지면 데이터에서 정기적으로 도출되며, 오로라 활동의 일반적인 측정값으로 사용됩니다.크리스천 버클랜드는[55] 해류가 오로라 호를 따라 동서 방향으로 흐르고, 낮 쪽에서 자정 무렵까지 흐르는 해류를 나중에 "오랄 전기 제트"(버클랜드 해류 참조)라고 명명했다고 추론했습니다.전리층은 야간과 어두운 겨울 반구에서 관측되는 높은 전리층 저항 조건에서 피드백 불안정을 통해 오로라 호의 형성에 기여할 수 있습니다.[56]

태양풍과 지구의 상호작용

지구는 태양의 가장 바깥층인 코로나의 200만도 온도의 결과로 태양이 방출하는 모든 방향으로 방출하는 자화된 뜨거운 플라즈마(자유 전자와 양이온의 기체)의 흐름인 태양풍에 끊임없이 잠겨 있습니다.태양풍은 일반적으로 약 400 km/s의 속도, 약 5 이온/cm의3 밀도, 약 2-5 nT의 자기장 세기로 지구에 도달합니다(비교하자면, 지구의 표면장은 일반적으로 30,000-50,000 nT입니다).특히, 자기 폭풍 동안에는 흐름이 몇 배 더 빨라질 수 있습니다. 행성간 자기장(IMF) 또한 훨씬 더 강할 수 있습니다.조안 파인만은 1970년대에 태양풍 속도의 장기 평균이 지자기 활동과 상관관계가 있다고 추론했습니다.[57]그녀의 연구는 탐험가 33호 우주선이 수집한 데이터에서 비롯되었습니다.

태양풍과 자기권은 전기를 전도하는 플라즈마(이온화된 가스)로 구성됩니다.(1830년경 마이클 패러데이의 연구 이래로) 상대 운동이 자기장선을 따라가 아니라 자기장선을 가로지르는 방향으로 일어나는 동안 전기 도체가 자기장 안에 놓이면, 도체 안에 전류가 유도된다는 것은 잘 알려져 있습니다.전류의 세기는 a) 상대 운동의 속도, b) 자기장의 세기, c) 함께 연결된 도체의 수, d) 도체와 자기장 사이의 거리에 따라 달라지며, 흐름의 방향은 상대 운동의 방향에 따라 달라집니다.다이너모는 이러한 기본적인 프로세스("다이너모 효과")를 사용합니다. 고체 또는 기타 유체를 포함하여 일체의 전도체가 영향을 받습니다.

국제통화기금은 태양에서 기원하며, 태양 흑점과 연결되어 있고, 태양풍에 의해 장선(힘의 선)이 끌려 나옵니다.그것만으로도 그것들은 태양-지구 방향으로 정렬되는 경향이 있지만, 태양의 회전은 그것들이 지구에서 약 45도 각도를 이루며 파커 나선이라고 알려져 있는 황도면에서 나선을 형성합니다.따라서 지구를 지나는 자기장선은 보통 언제든지 보이는 태양의 서쪽 가장자리("limb") 근처에 연결됩니다.[58]

태양풍과 자기권은 상대 운동을 하는 두 개의 전기 전도성 유체로서 원칙적으로 다이너모 작용에 의해 전류를 생성하고 태양풍의 흐름으로부터 에너지를 전달할 수 있어야 합니다.그러나, 이 과정은 플라즈마가 자기장 선을 따라 쉽게 전도되지만 자기장 선에 수직으로 쉽게 전도되지 않기 때문에 방해를 받습니다.에너지는 태양풍의 계자선과 자기권의 계자선 사이의 일시적인 자기적 연결에 의해 더 효과적으로 전달됩니다.당연히 이 프로세스는 자기 재연결이라고 알려져 있습니다.이미 언급한 바와 같이, 그것은 행성간의 장이 북극과 남극 모두의 내부 영역의 지자기장과 비슷한 방향으로 남쪽으로 향할 때 가장 쉽게 발생합니다.

오로라는 코로나 질량 방출이 태양풍의 세기를 증가시키는 태양 주기의 강렬한 단계 동안 더 자주 그리고 더 밝습니다.[59]

자기권

지구 자기권 도식

지구의 자기권은 태양풍이 지구 자기장에 미치는 영향에 의해 형성됩니다.이것은 흐름에 장애물을 형성하여 평균 거리 약 70,000 km (11 지구 반경 또는 Re)에서 방향을 전환시키고,[60] 더 상류에서 12,000 km ~ 15,000 km (1.9 ~ 2.4 Re)의 활 충격을 생성합니다.지구에 인접한 자기권의 폭은 일반적으로 190,000 km (30 Re)이며, 밤 쪽에는 길게 뻗은 자기장 선의 "자기 꼬리"가 먼 거리까지 뻗어 있습니다 (> 200 Re).

높은 위도의 자기권은 태양풍이 지구를 지나갈 때 플라즈마로 가득 차 있습니다.태양풍의 난류, 밀도, 속도가 증가함에 따라 자기권으로 들어가는 플라즈마의 흐름은 증가합니다.이 흐름은 IMF의 남쪽 방향 구성 요소에 의해 선호되며, 이 구성 요소는 이후 고위도 지자기장 라인에 직접 연결될 수 있습니다.[61]자기권 플라스마의 흐름 패턴은 주로 자기 꼬리에서 지구를 향해, 지구 주위를 지나 낮 쪽의 자기 정지를 통해 태양풍으로 되돌아갑니다.지구 자기장에 수직으로 움직이는 것 외에도, 일부 자기권 플라즈마는 지구 자기장 선을 따라 내려가 추가적인 에너지를 얻고 오로라 영역의 대기로 손실됩니다.지구를 통해 닫히는 지자기장 선들과 원격으로 닫히는 지자기장 선들을 분리하는 자기권의 정점들은 소량의 태양풍이 대기의 꼭대기에 직접 도달할 수 있도록 하여 오로라의 빛을 만들어냅니다.

2008년 2월 26일, THEIS 탐사선은 처음으로 자기권 서브스톰의 발생에 대한 트리거 이벤트를 결정할 수 있었습니다.[62]달까지의 거리의 약 3분의 1에 위치한 다섯 개의 탐사선 중 두 개는 오로라의 강화 96초 전에 자기 재연결 사건을 시사하는 사건들을 측정했습니다.[63]

오로라에 불을 붙이는 지자기 폭풍은 춘분 무렵 몇 달 동안 더 자주 발생할지도 모릅니다.이것은 잘 알려져 있지 않지만, 지자기 폭풍은 지구의 계절에 따라 달라질 수도 있습니다.고려해야 할 두 가지 요소는 태양과 지구의 축이 황도면에 기울어진다는 것입니다.지구가 1년 내내 궤도를 돌 때, 지구는 태양의 다른 위도로부터 8도 기울어진 행성간 자기장 (IMF)을 경험합니다.마찬가지로, 지자기극이 일주 변동과 함께 회전하는 지구 축의 23도 기울어지면 지자기장이 일년 내내 사고 IMF에 제시하는 일평균 각도가 변합니다.이러한 요인들을 결합하면 IMF가 자기권과 연결하는 세부적인 방식에서 사소한 순환적 변화를 초래할 수 있습니다.결국, 이것은 태양풍의 에너지가 지구의 내부 자기권에 도달하여 오로라를 향상시킬 수 있는 문을[colloquialism] 여는 평균 확률에 영향을 미칩니다.2021년의 최근 증거에 따르면 개별 개별 하위 스톰은 사실상 상관 관계에 있는 네트워크 커뮤니티일 수 있습니다.[64]

오로라 입자 가속

오로라의 종류가 많은 것처럼, 오로라 입자를 대기 중으로 가속시키는 많은 다양한 메커니즘이 있습니다.지구의 오로라 영역에 있는 전자 오로라(즉, 흔히 볼 수 있는 오로라)는 확산 오로라와 이산 오로라라는 두 가지 주요한 원인으로 나눌 수 있습니다.확산성 오로라는 관측자에게 상대적으로 구조가 없는 것으로 보이며, 가장자리가 뚜렷하지 않고 형태가 비정질입니다.이산 오로라는 호, 광선, 코로나와 같은 잘 정의된 가장자리를 가진 뚜렷한 특징으로 구성되어 있으며, 확산 오로라보다 훨씬 밝은 경향이 있습니다.

두 경우 모두 결국 오로라를 일으키는 전자는 지구 자기권의 자기장에 갇힌 전자로 시작합니다.이렇게 갇힌 입자들은 자기장 선을 따라 앞뒤로 튕겨나가며 지구에 가까워지는 자기장 세기의 증가로 형성된 자기 거울에 의해 대기에 부딪히는 것을 막습니다.자기 거울이 입자를 가두는 능력은 입자의 피치각(운동 방향과 국소 자기장 사이의 각도)에 따라 달라집니다.오로라는 많은 개별 전자들의 피치각을 감소시켜 자기 트랩으로부터 자유롭게 하고 대기에 부딪히게 하는 과정에 의해 생성됩니다.

확산 오로라의 경우, 전자 피치각은 다양한 플라즈마 파동과의 상호작용에 의해 변경됩니다.각각의 상호작용은 본질적으로 파동-입자 산란입니다; 파동과 상호작용한 후의 전자 에너지는 상호작용 전의 에너지와 비슷하지만, 운동 방향은 변경됩니다.산란 후 최종 운동 방향이 필드 라인에 가까우면(특히 손실 원뿔 내에 있으면) 전자가 대기에 부딪힐 것입니다.확산 오로라는 많은 산란된 전자들이 대기에 부딪히는 집합적인 효과에 의해 발생합니다.이 과정은 플라즈마 파동에 의해 매개되는데, 플라즈마 파동은 지자기 활동이 왕성한 시기에 더 강해져 그 시기에 확산 오로라가 증가합니다.

이산 오로라의 경우, 갇힌 전자들은 "오로라 가속 영역"에서 약 4000-12000 km 고도에서 형성되는 전기장에 의해 지구를 향해 가속됩니다.전기장은 자기장 선을 따라 지구에서 떨어진 곳을 가리킵니다.[65]이 자기장을 통해 아래로 이동하는 전자는 자기장 선을 따라 지구로 향하는 방향으로 상당한 양의 에너지를 얻습니다.이 자기장 정렬 가속도는 영역을 통과하는 모든 전자의 피치각을 감소시켜 많은 전자가 대기 상층부에 부딪히게 합니다.확산 오로라로 이어지는 산란 과정과는 달리, 전기장은 가속 영역을 통해 아래로 이동하는 모든 전자의 운동 에너지를 같은 양만큼 증가시킵니다.이는 초기에 낮은 에너지(수십 eV 이하)를 가진 자기권에서 출발한 전자를 오로라를 만드는 데 필요한 에너지(수백 eV 이상)로 가속시켜 입자의 큰 원천이 오로라 빛을 만드는 데 기여할 수 있게 합니다.

가속된 전자는 자기장 선을 따라 전류를 전달합니다(버클랜드 전류).전기장이 전류와 같은 방향을 가리키기 때문에, 오로라 가속 영역(전기 부하)에서 전자기 에너지가 입자 에너지로 순 변환됩니다.이 부하를 작동시키는 에너지는 결국 지구 자기장의 장애물 주위를 흐르는 자화된 태양풍에 의해 공급되지만, 정확히 어떻게 그 힘이 자기권을 통해 흘러가는지는 여전히 활발한 연구 영역입니다.[66]오로라를 작동시키는 에너지는 궁극적으로 태양풍으로부터 유도되는 반면, 전자 자체는 태양풍으로부터 지구의 오로라 구역으로 직접 이동하지는 않습니다; 이 지역들의 자기장 선들은 태양풍에 연결되지 않으므로 태양풍 전자에 대한 직접적인 접근은 없습니다.

일부 오로라 특징은 분산 알펜 파동에 의해 가속된 전자에 의해 생성됩니다.배경 자기장에 가로 질러 있는 작은 파장(전자 관성 길이 또는 이온 자이로 반지름과 유사)에서 알펜 파동은 배경 자기장과 평행한 상당한 전기장을 형성합니다.이 전기장은 전자를 keV 에너지로 가속시켜 오로라 호를 생성하는 데 중요합니다.[67]전자가 파동의 위상 속도에 가까운 속도를 가진다면, 그들은 서퍼가 바다의 파도를 잡는 것과 비슷한 방식으로 가속됩니다.[68][69]이 지속적으로 변하는 파동 전기장은 전기장 선을 따라 전자를 가속시켜 일부 전자가 대기에 부딪히게 할 수 있습니다.이 메커니즘에 의해 가속된 전자는 준정전계에 의해 가속된 전자의 전형적인 급격한 에너지 스펙트럼과 대조적으로 넓은 에너지 스펙트럼을 갖는 경향이 있습니다.

이산적이고 확산적인 전자 오로라 외에도 자기권 양성자가 대기 상층부와 충돌할 때 양성자 오로라가 발생합니다.양성자는 상호작용에서 전자를 얻고, 그 결과 생성된 중성 수소 원자는 광자를 방출합니다.결과적인 빛은 너무 어두워서 육안으로 볼 수 없습니다.위의 논의에서 다루지 않은 다른 오로라로는 극초점(오로라 영역의 극방향으로 형성된), 첨두 오로라(낮에 두 개의 작은 고위도 영역에서 형성된) 및 일부 비지상성 오로라가 있습니다.

역사적으로 중요한 사건

2017년 일본의 고대 수도 교토 상공에서 오로라를 묘사한 1770년 일본 일기가 발견된 것은 이 폭풍이 캐링턴 사건보다 7% 더 컸을 수 있다는 것을 시사하며, 이는 전신망에 영향을 미쳤습니다.[70][71]

그러나 1859년 8월 28일과 9월 2일에 일어난 "대규모 지자기 폭풍"의 결과로 일어난 오로라는 최근 기록된 역사상 가장 장관인 것으로 여겨집니다.밸푸어 스튜어트는 1861년 11월 21일 왕립 학회에 제출한 논문에서 큐 천문대의 자기 기록 자기기하학에 의해 기록된 오로라 사건을 설명하고, 1859년 9월 2일 발생한 오로라 폭풍과 캐링턴 사이의 연관성을 규명했습니다.호지슨 플레어 사건은 그가 "이 경우 우리의 조명장치가 실제 작동한 것으로 추정하는 것이 불가능한 것은 아닙니다."[72]라고 관찰했을 때 발생했습니다.1859년 9월 2일에 발생한 두 번째 오로라 사건은 유난히 강렬한 캐링턴과 관련된 (보이지 않는) 코로나 질량 방출의 결과였습니다.1859년 9월 1일 호지슨 백색광 태양표면 폭발.이 사건은 오로라를 매우 광범위하고 매우 밝게 만들어 미국, 유럽, 일본, 그리고 호주 전역에서 출판된 과학적 측정, 선박 일지, 그리고 신문에 보고되었습니다.뉴욕 타임즈는 1859년 9월 2일 금요일 보스턴에서 오로라가 "약 1시에 보통의 종이가 빛으로 읽을 수 있을 정도로 빛났다"[73]고 보도했습니다.미국 동부 표준시로 9월 2일 금요일 1시는 그리니치 표준시로 6시였을 것입니다. 큐 천문대의 자기 기록 자기 기록기는 당시 한 시간 된 지자기 폭풍을 최대 강도로 기록하고 있었습니다.1859년에서 1862년 사이에 엘리아스 루미스는 미국 과학 저널에 1859년의 거대 오로라 전시회에 관한 9개의 논문 시리즈를 발표하여 오로라 사건에 대한 세계적인 보고서를 수집했습니다.[8]

그 오로라는 역사상 가장 강력한 코로나 질량 방출 중 하나로 여겨집니다.오로라 활동과 전기의 현상이 명확하게 연결된 최초의 사례라는 점도 눈에 띕니다.이러한 통찰력은 그 시대의 과학적인 자력계 측정 덕분에 가능했을 뿐만 아니라 당시 사용 중이던 125,000 마일(201,000 킬로미터)의 전신선 중 상당한 부분이 폭풍 동안 수 시간 동안 현저하게 방해를 받았기 때문에 가능했습니다.그러나 일부 전신선은 전자기장으로부터 충분한 지자기 유도 전류를 생성하여 전신 운영자 전원 공급 장치가 꺼져 있는 상태에서 지속적인 통신을 할 수 있도록 적절한 길이와 방향을 가지고 있었던 것으로 보입니다.[74]1859년 9월 2일 밤 보스턴과 메인주 포틀랜드 사이의 미국 전신선 운영자 두 명 사이에 다음과 같은 대화가 이루어졌고 보스턴 트래블러에 보도되었습니다.

보스턴 교환원(포틀랜드 교환원) : "15분 동안 배터리 전원을 완전히 차단해 주십시오."
포틀랜드 운영자 : "그렇게 할 것입니다.이제 연결이 끊겼습니다."
보스턴(Boston) : "내 것은 연결이 끊어져 있고, 우리는 오로라 전류로 작업하고 있습니다.제 글을 어떻게 받으십니까?"
포틀랜드: "배터리를 켜는 것보다 낫습니다. – 전류는 점점 오고 갑니다."
보스턴(Boston): "저의 전류는 때때로 매우 강합니다. 오로라가 배터리를 중화시키고 증강시켜 릴레이 자석에 비해 전류가 너무 강하기 때문에 배터리 없이도 더 잘 작동할 수 있습니다.이 문제에 영향을 받는 동안 배터리 없이 작업한다고 가정해 보겠습니다."
포틀랜드: "아주 좋아요.제가 사업을 진행해 볼까요?"
보스턴: "네.어서 가세요."

배터리 전원을 전혀 사용하지 않고 오로라가 유도하는 전류만으로 2시간가량 대화를 진행했는데, 한두 단어 이상이 이렇게 전달된 것은 사상 처음이라고 합니다.[73]그러한 사건들은 일반적인 결론으로 이어졌습니다.

오로라가 전신기에 미치는 영향은 일반적으로 전선을 작동할 때 발생하는 전류를 증가시키거나 감소시키는 것입니다.때로는 완전히 중화시켜 사실상 유체[전류]를 발견할 수 없게 합니다.오로라는 전기 갈바닉 배터리에 의해 생성되는 모든 면에서 유사한 전기 물질 덩어리로 구성된 것으로 보입니다.그것으로부터 나오는 전류는 전선을 타고 와서 사라집니다: 오로라의 질량은 지평선에서 정점까지 굴러갑니다.[75]

역사관과 민속

오로라에 대한 최초의 기록은 기원전 977년 혹은 957년 고대 중국의 역사 연대기인 대나무 연보에 기록되어 있습니다.[76]오로라는 기원전 4세기 그리스 탐험가 피테아스에 의해 기술되었습니다.[77]세네카는 그의 자연의 질문의 첫 번째 책에서 오로라에 대해 썼는데, 예를 들어 피타이('배럴과 같은'), 카스마타('격자'), 포고니아('수염이 난'), 사이파리새('편백나무와 같은), 그리고 오로라의 다양한 색깔을 묘사했습니다.그는 그들이 구름 위에 있는지 아래에 있는지에 대해 썼고, 티베리우스 휘하에서 항구도시 오스티아 위에 형성된 오로라가 너무 강렬하고 붉어서 근처에 소방을 위해 주둔하고 있던 군대의 무리가 구조를 위해 질주했다고 회상했습니다.[78]플리니 대제가 자연사에서 오로라를 묘사한 것으로 추정되고 있는데, 그가 트래블, 카스마, '낙하하는 붉은 불꽃', 그리고 '밤의 낮빛'을 언급한 것입니다.[79]

오로라에 대한 가장 초기의 묘사는 기원전 30,000년까지 거슬러 올라가는 크로마뇽 동굴 그림일 것입니다.[80]

오로라에 대한 가장 오래된 기록은 기원전 2600년경에 쓰여진 중국의 전설에 있습니다.기원전 2000년 무렵 가을,[80] 전설에 따르면 푸바오라는 젊은 여성이 만 옆 황야에 홀로 앉아 있었는데 갑자기 "마법의 빛의 띠"가 "움직이는 구름과 흐르는 물"처럼 나타나 옅은 은빛 찬란하게 계단식으로 빛나는 북두칠성 주변에서 밝은 후광으로 변했다고 합니다.지구를 비추고 모양과 그림자가 살아있는 것처럼 보이게 하는 것.이 광경에 감동한 푸바오는 임신을 하고 중국 문화의 창시자이자 모든 중국인의 조상으로 알려진 아들 쉬안위안 황제를 낳았습니다.[citation needed]샨하이징에서는 시롱이라는 생물이 천 리나 되는 몸을 가진 붉은 용이 밤하늘을 빛내는 것과 같다고 묘사됩니다.고대에는 중국인들이 오로라에 대한 고정된 단어가 없었기 때문에 '하늘개'(天狗), '검/칼의 별'(刀星), '치유 현수막'(蚩尤旗), '하늘이 뜬 눈'(天开眼), '비 같은 별'(星陨如雨) 등 오로라의 다양한 모양에 따라 이름이 지어졌습니다.

일본 민속에서 꿩은 하늘에서 내려온 전령으로 여겨졌습니다.그러나 2020년 3월, 일본 고등 연구 대학원과 국립 극지 연구소의 연구원들은 서기 620년에 일본의 밤하늘을 가로질러 목격된 붉은 꿩 꼬리가 자기 폭풍 동안 생성된 붉은 오로라일 수 있다고 주장했습니다.[81]

오스트레일리아 원주민들은 오로라(주로 지평선이 낮고 주로 빨간색)를 불과 연관 지었습니다.

호주 원주민들의 전통에서 오로라 오스트랄리스는 흔히 불과 연관되어 있습니다.예를 들어, 서부 빅토리아의 군디츠마라(Gunditjmara)족은 오로라를 푸애 부애(ash)라고 불렀고, 동부 빅토리아의 구나이(Gunai)족은 오로라를 영혼의 세계에서 산불로 인식했습니다.남호주의 디에리 사람들은 오로라의 전시가 큰 불을 만드는 악령인 쿠치라고 말합니다.마찬가지로 남오스트레일리아의 Ngarindjeri족은 캥거루 섬 너머로 보이는 오로라를 '죽은 자들의 땅'에서 영혼들의 캠프파이어라고 부릅니다.퀸즈랜드 남서부의 원주민들은[which?] 오로라가 오로라를 통해 사람들에게 말을 건 귀신 같은 영혼인 Oola Pikka의 불이라고 믿고 있습니다.성스러운 법은 남성 연장자를 제외한 누구도 오로라를 통해 전해진다고 믿었던 조상들의 메시지를 보거나 해석하는 것을 금지했습니다.[82]

뉴질랜드의 마오리족 중 오로라 오스트랄리스(aurora australis) 또는 타후누이 아랑이(Tahunui-a-rangi, "하늘의 거대한 횃불")는 남쪽으로 "얼음의 땅"(또는 그들의 후손)으로 항해한 조상들에 의해 불이 붙었습니다.[83][84] 이 사람들은 7세기경 남빙양에 도착한 우이 테 랑기오라의 탐험대라고 전해집니다.[83][85]

우츠조키의 문장에 광선의 화환으로 그려진 오로라

스칸디나비아에서 노르 ð르요스(북쪽 빛)에 대한 최초의 언급은 서기 1230년의 노르웨이 연대기 Konungs Skuggsjá에서 발견됩니다.이 연대기 편찬자는 그린란드에서 돌아온 사람들로부터 이 현상에 대해 들어본 적이 있는데, 그는 세 가지 가능한 설명을 합니다: 바다가 거대한 화재로 둘러싸여 있었다는 것, 태양 플레어가 밤에 전 세계에 도달할 수 있다는 것, 또는 빙하가 에너지를 저장하여 결국 형광을 띠게 된다는 것입니다.[86]

월터 윌리엄 브라이언트(Walter William Bryant)는 저서 케플러(Kepler, 1920)에서 타이코 브라헤(Tycho Brahe)가 "오로라 보레알리스의 유황 증기에 의해 야기된 전염병을 치료하기 위해 유황을 추천하기 때문에, 일종의 동성 œ 병리학자였던 것 같다"고 썼습니다.

1778년 벤저민 프랭클린(Benjamin Franklin)은 그의 논문 '오로라 보레알리스(Aurora Borealis), 추측과 추측'에서 오로라가 극지방에 집중된 전하로 인해 공기 중의 눈과 습기로 인해 발생한다는 가설을 형성하기 위한 이론을 제시했습니다.[88][89][90]

그러면 구름에 의해 극지방으로 유입되는 엄청난 양의 전기가 응축되어 눈이 내려 지구로 전기가 들어오지만 얼음을 통과할 수 없기 때문에, 나는 (과충전된 병처럼) 낮은 대기를 뚫고 적도로 향하는 공기 위의 진공 속을 질주한다고 말할 수 있을 것입니다.경도가 커짐에 따라 증가하고, 밀도가 가장 높은 곳에서 강하게 보이고, 더 멀어짐에 따라 덜 보이게 됩니다. 더 온화한 기후에서 지구로 가는 통로를 찾거나, 상층의 공기와 섞일 때까지?

스웨덴 웁살라에서 오로라의 영향으로 나침반 바늘이 리드미컬하게 움직이는 현상을 관측한 것을 앤더스 셀시우스와 올로프 히오르터가 확인했습니다.1741년, 히어터는 머리 위에서 관측되는 오로라와 큰 자기 요동을 연결시킬 수 있었습니다.이 증거는 '자기 폭풍'이 그러한 나침반 변동에 책임이 있다는 그들의 이론을 뒷받침하는 데 도움이 되었습니다.[91]

교회의 1865년 그림 오로라 보레알리스

다양한 북미 원주민들의 신화가 이 광경을 둘러싸고 있습니다.유럽의 탐험가 Samuel Hearne은 1771년 Chipewyan Dene와 함께 여행을 했고, ed-thin(카리부)에 대한 그들의 견해를 기록했습니다.헌에 따르면, 데네 사람들은 오로라와 순록의 털을 쓰다듬을 때 발생하는 불꽃 사이의 유사성을 목격했다고 합니다.그들은 그 빛이 하늘에서 춤을 추고 있는 죽은 친구들의 영혼이라고 믿었고, 그들이 밝게 빛날 때 그것은 그들의 죽은 친구들이 매우 행복했다는 것을 의미했습니다.[92]

프레데릭스버그 전투가 끝난 밤, 전장에서 오로라가 보였습니다.남부군은 이를 신이 자신들의 편에 서 있다는 표시로 받아들였는데, 그 빛이 남쪽까지 거의 보이지 않았기 때문입니다.프레데릭 에드윈 처치의 오로라 보렐리스 그림은 미국 남북전쟁의 갈등을 나타내는 것으로 널리 해석되고 있습니다.[93]

19세기 중반 영국의 한 소식통은 오로라 현상이 18세기 이전에는 드문 현상이었다고 말합니다.[94]그것은 핼리가 1716년의 오로라 이전에는 80년 이상 그런 현상이 기록되지 않았고, 1574년 이후에는 그 어떤 결과도 기록되지 않았다고 말한 것을 인용합니다.1666년에서 1716년 사이의 프랑스 과학 아카데미 거래서에는 어떤 모습도 기록되어 있지 않으며, 1797년에 베를린 미셀라니에서 기록된 오로라 하나는 매우 드문 사건으로 불렸다고 합니다.1723년 볼로냐에서 관측된 것은 그 곳에서 처음으로 관측된 것으로 알려졌습니다.섭씨 (1733)는 웁살라의 가장 오래된 주민들이 1716년 이전에는 이 현상을 아주 드문 현상으로 생각했다고 말합니다.약 1645년에서 1715년 사이의 기간은 흑점 활동의 마우더 최저 기간에 해당합니다.

로버트 W. 서비스(Robert W. Service)의 풍자시 "북쪽 빛의 발라드(The Ballad of the Northern Lights)"(1908)에서 유콘 탐사자는 오로라가 라듐 광산의 빛이라는 것을 발견합니다.그는 자신의 주장을 걸고, 투자자를 찾아 마을로 갑니다.

1900년대 초 노르웨이 과학자 크리스티안 버켈랜드(Kristian Birkeland)는 지자기와 극지 오로라에 대한 현재의 이해를 위한 토대를[colloquialism] 마련했습니다.

사미신화에서 북극광은 피를 흘리며 죽은 사람들이 하늘에 피를 흘리면서 스스로 자르기 때문에 발생합니다.북부 유라시아와 북아메리카의 많은 원주민들은 북극광이 고인의 피라는 비슷한 믿음을 가지고 있는데, 어떤 이들은 죽은 전사들이 게임을 하거나 말을 타거나 다른 방식으로 재미를 느낄 때 하늘에 피를 뿌려서 생긴다고 믿고 있습니다.[citation needed]

다른 행성에서

참고 항목: 목성의 자기권 § 오로라
목성 오로라; 맨 왼쪽의 밝은 점은 이오와 자기적으로 연결되어 있고, 이미지 아래의 점들은 가니메데와 유로파로 이어집니다.
토성의 북쪽 높은 곳에 있는 오로라; 카시니 우주선이 찍은 사진.한 영화는 토성의 오로라를 81시간 동안 관찰한 영상을 보여줍니다.

목성과 토성 모두 지구보다 강한 자기장을 가지고 있으며(목성의 적도 자기장 세기는 4.3가우스인데 비해 지구의 적도 자기장 세기는 0.3가우스입니다), 두 행성 모두 광범위한 복사대를 가지고 있습니다.오로라는 허블 우주 망원경, 카시니와 갈릴레오 우주선, 그리고 천왕성과 해왕성에서 관측되었습니다.[95]

토성의 오로라는 지구의 것처럼 태양풍에 의해 움직이는 것처럼 보입니다.하지만 목성의 오로라는 더 복잡합니다.목성의 주요 오로라 타원형은 화산 달 이오에 의해 생성된 플라즈마와 행성의 자기권 내에서 이 플라즈마의 이동과 관련이 있습니다.목성 오로라의 불확실한 부분은 태양풍에 의해 작동됩니다.게다가, 달들, 특히 이오는 오로라의 강력한 원천이기도 합니다.이는 회전하는 행성과 움직이는 달 사이의 상대적인 운동으로 인해 다이너모 메커니즘에 의해 생성된 자기장 선("장 정렬 전류")을 따라 흐르는 전류에서 발생합니다.활발한 화산활동과 전리층을 가지고 있는 이오는 특히 강력한 원천이며, 이오의 전류는 1955년부터 연구되어 온 전파 방출을 발생시키기도 합니다.허블 우주 망원경을 이용하여 이오, 유로파, 가니메데 상공의 오로라가 모두 관측되었습니다.

오로라는 금성과 화성에서도 관측된 바 있습니다.금성에는 자기장이 없기 때문에 금성의 오로라는 다양한 모양과 세기의 밝고 확산된 부분으로 보이며, 때로는 행성의 전체 원반에 분포합니다.[96]금성의 오로라는 태양풍의 전자가 밤 쪽 대기와 충돌할 때 생겨납니다.

2004년 8월 14일, 마스 익스프레스에 탑재된 SPICAM 장비에 의해 화성에서 오로라가 감지되었습니다.오로라는 동쪽으로 177°, 남쪽으로 52° 떨어진 테라 시메리아(Terra Cimmeria)에 위치해 있었습니다.방출 지역의 전체 크기는 가로로 약 30km, 높이는 약 8km였습니다.과학자들은 화성 글로벌 측량기의 데이터로 수집된 지각 자기 이상 지도를 분석함으로써 가장 강한 자기장이 국한된 지역에 방출되는 영역이 해당된다는 것을 관찰했습니다.이 상관관계는 발광의 기원이 지각의 자성선을 따라 이동하는 전자의 흐름이며 화성의 상층 대기를 흥분시킨다는 것을 나타냅니다.[95][97]

2014년에서 2016년 사이에 혜성 오로라는 67P/추류모프-게라시멘코 혜성에서 로제타 우주선의 여러 기구에 의해 관측되었습니다.[98][99]오로라는 극자외선 파장으로 관측되었습니다.혼수 상태를 관찰한 결과, 혜성의 혼수 상태에서 물 분자의 광분해(지상 오로라에서와 같이 광이온화가 아닌)로 인한 수소와 산소의 원자 방출이 밝혀졌습니다.[99]태양풍으로부터 가속된 전자들과 혼수상태에 있는 가스 입자들의 상호작용이 오로라의 원인입니다.[99]67P 혜성은 자기장이 없기 때문에 오로라가 혜성 주변에 확산되어 있습니다.[99]

뜨거운 목성과 같은 외계 행성들은 상층 대기에서 이온화를 경험하고 난류 대류권에서 날씨에 의해 수정된 오로라를 생성한다고 제안되었습니다.[100]하지만, 현재 외계 행성 오로라의 발견은 없습니다.

2015년 7월 갈색왜성 LSR J1835+3259 상공에서 최초로 태양 외행성이 발견되었습니다.[101]주로 붉은 오로라는 대기 중의 하전 입자들이 수소와 상호작용한 결과로 북극광보다 백만 배나 더 밝은 것으로 밝혀졌습니다.항성풍이 갈색왜성의 표면에서 물질을 떼어내어 스스로 전자를 만들어내는 것일 수도 있다고 추측되어 왔습니다.오로라에 대한 또 다른 가능한 설명은 왜성 주위에 아직 발견되지 않은 물체가 목성과 그 위성 Io의 경우처럼 물질을 내뿜고 있다는 것입니다.[102]

참고 항목

해설서

  1. ^ 현대 스타일 가이드는 오로라와 같은 기상 현상의 이름을 대문자로 사용하지 말 것을 권장합니다.[2]
  2. ^ "오로라"라는 이름은 현재 미국에서 더 흔한 복수형이지만,[citation needed] 오로라는 원래 라틴어의 복수형이고 과학자들에 의해 자주 사용됩니다.어떤 맥락에서, 오로라는 셀 수 없는 명사이며, 여러 목격은 "오로라"라고 불립니다.
  3. ^ 북극 주변의 북위도에서 볼 수 있는 오로라는 북극광 또는 북극광으로, 남극 주변의 남위도에서 볼 수 있는 오로라는 남극광 또는 오로라 오스트랄리스로 알려져 있습니다.극광과 오로라 극광은 이 용어들의 더 일반적인 동치입니다.

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