오로라의 원래 색깔과 눈에 보이는 색깔

2012. 10. 9. 캐나다 옐로나이프

오로라의 원래 색깔

오로라는 여러 가지 색으로 나타납니다. 대개는 연한 초록빛을 띠고 있는데, 위쪽으로는 붉은 색이 나타나기도 하고, 드물게 핑크 빛이나 보라색 등으로 나타나기도 합니다.

오로라는 태양에서 날아온 입자들이 지구의 자기장에 잡혀 내려오다가 대기권에 있는 공기 입자들과 충돌하여 빛이 나는 현상입니다. 우주에서 날아온 고에너지 입자들이 공기 입자들에 충돌하면 공기 입자들은 그만큼 에너지를 흡수합니다. 고등학교 물리시간에 배웠던 것을 되새김질해보면 원자핵을 둘러싸고 있는 전자들이 에너지를 흡수해서 ‘들뜬 상태’가 되는 것입니다. 그렇지만 원래의 안정된 상태로 돌아가려는 성질이 있기 때문에 다시 에너지를 방출하게 되는데, 고맙게도 우리 눈에 보이는 가시광선의 형태로 방출하기 때문에 우리는 극지방의 밤하늘에서 황홀한 오로라를 볼 수 있게 됩니다. 이 원리는 거리의 네온사인과 같다고 합니다.

250km 이상의 진공에 가까운 높이에서는 산소 원자들이 붉은 빛의 파장을 방출하고, 이보다 낮은 높이에서는 밀도가 높아 에너지를 방출하고 안정된 상태로 돌아가기 전에 다시 충돌하여 초록 빛의 파장을 방출하게 된다고 합니다. 또한 이온화된 질소 분자들은 보랏빛을, 질소 분자들은 핑크 빛의 파장을 방출하는데, 상대적으로 낮은 고도에서 이런 입자들과 반응하기 위해서는 태양으로부터 날아온 입자들이 강력해야 하기 때문에 아주 밝은 오로라가 뜰 때 볼 수 있다고 합니다.

 

눈에 보이는 오로라의 색깔

오로라를 처음 볼 때 사진과 다르다는 것에 놀랍니다. 눈으로는 그저 희뿌옇게 보이는 약한 오로라도 카메라로 촬영하면 선명한 초록색, 그리고 어떨 때는 붉은 색이 찍혀 나오기 때문입니다. 그 이유는 사람 눈이 카메라와 다르기 때문입니다.

사람 눈 속의 빛을 인식하는 세포에는 명암을 구분하는 간상세포와 색깔을 구분하는 원추세포가 있습니다. 그런데 이 원추세포는 그 수가 적기도 하거니와 어두운 상태에서는 반응하지 않습니다. 그래서 인간의 눈은 어두운 곳에서는 명암만 구분하고 색을 보지 못합니다.

또한 카메라는 장노출로 빛을 계속 축적해서 촬영하지만 사람의 눈은 순간을 인식하기 때문에 사진과는 달리 볼 수 밖에 없습니다. 그러나 매우 밝은 오로라가 뜨게 되면, 원추세포를 자극하기에 충분한 밝기가 되어 사람의 눈으로도 사진에서와 같은 색을 볼 수 있게 됩니다.

즉, 사진에서 보는 오로라의 모습을 실제 눈으로도 같은 느낌으로 보려면 상당히 밝은 오로라를 만나야 합니다. 이때는 사진에서처럼 정지된 모습이 아니라 엄청나게 빠른 속도로 요동치는 빛의 소용돌이를 볼 수 있습니다.
 
 

2012. 10. 9. 캐나다 옐로나이프

위쪽의 붉은 빛은 눈으로는 색을 느끼기 거의 어려울 정도입니다. 붉은 색을 눈으로 보는 것은 매우 밝은 오로라가 뜰 때입니다.

 

2012.10. 8. 캐나다 옐로나이프
Activity level 10 이던 날에 촬영한 오로라입니다. 밝은 부분 주위로 핑크빛이 도는 것을 볼 수 있습니다. 아주 밝은 오로라에서 볼 수 있는 특징입니다. 이때는 눈으로 보기는 아주 좋은데, 사진을 찍으면 너무 밝아서 이렇게 노출과다가 됩니다. 그렇다고 밝은 부분에 노출을 맞추면 주변이 너무 어둡게 나오구요.-.-;;