250년 전, 갑자기 9일 동안 동아시아의 하늘이 붉게 물들었습니다.

1770년 동아시아 상공에 이전에는 볼 수 없었던 붉은 빛이 나타났는데, 이런 특이한 현상이 기록됐다. 250년 후, 천문학자들의 연구에 따르면 하늘의 붉은 빛은 실제로 붉은 오로라였다.

그런데 우리는 오로라가 고위도 지역에서 나타난다는 것을 알고 있습니다. 왜 위도가 높지 않은 동아시아에서 오로라가 나타나는 걸까요?

이 문제와 관련하여 먼저 오로라의 원리를 간략하게 알아보겠습니다.

지구를 둘러싸고 있는 거대한 자기장이 있는데, 자극은 지리적으로 북극과 남극 근처에 위치한다. 태양은 매우 빠른 속도로 고에너지 하전 입자(플라즈마)를 외부로 방출하여 태양풍을 형성합니다. 이러한 하전 입자가 지구에 도달하면 지구 자기장에 의해 극지방으로 편향된 다음 표면에서 약 80km 떨어진 상층 대기로 들어갑니다.

태양의 고에너지 입자는 지구 대기의 분자와 충돌합니다. 대기의 주요 구성 요소인 산소와 질소는 가장 큰 타격을 받습니다. 산소와 질소 원자가 에너지를 흡수하면 전자가 여기됩니다. 불안정으로 인해 전자는 바닥 상태로 돌아가 녹색과 빨간색 빛을 방출하여 찬란한 오로라를 생성합니다.

대부분의 경우 태양에서 생성된 전하입자는 지자기장에 의해 극지방으로 유도되기 때문에 오로라는 고위도(지자기극에서 10~20도 떨어진 곳)에서만 볼 수 있다.

그러나 특정 시점에 태양은 대규모로 폭발하여 강력한 플레어를 일으키고 슈퍼 태양 폭풍을 방출합니다. 이러한 대규모 고에너지 하전 입자가 지구에 도달하면 저위도 하늘에 오로라가 나타날 수 있습니다.

1859년 캐링턴 사건은 오랫동안 알려진 가장 강력한 슈퍼 태양폭풍으로 여겨져 왔습니다. 그해 천문학자 캐링턴은 태양에 대규모 플레어와 흑점이 나타나는 것을 발견했습니다. 수많은 고에너지 입자가 극도로 빠른 속도로 방출되어 지구에 도달하는 데 18시간도 채 걸리지 않으며 그 속도는 일반 태양풍보다 3배 이상 빠릅니다.

이 태양풍은 지구에 지자기 폭풍을 일으켜 전 세계 곳곳에서 오로라가 나타났다. 이번 사고로 인해 무선전신 시스템에도 오작동이 발생해 전신기와 전신탑에 화재가 발생해 정상적인 전파 송수신이 불가능해졌다.

일본 오사카대학교 천문학자들은 연구[1]를 통해 이전에도 더 강력한 슈퍼 태양 폭풍이 있었다는 사실을 발견했습니다. 일본 고대 회화와 문헌의 기록에 따르면, 1770년 교토 상공에 9일 연속 붉은 빛이 나타났다고 합니다. 당시 기록된 흑점을 보면 흑점의 크기가 평소보다 훨씬 컸음을 알 수 있는데, 이는 당시 태양이 매우 활동적이었다는 것을 의미한다.

그해 붉은 빛은 슈퍼 태양 폭풍으로 인한 오로라임을 알 수 있다. 그 오로라는 9일 동안 지속된 반면, 캐링턴 현상은 단 2일 동안만 지속되었습니다. 즉, 250년 전 슈퍼 태양폭풍이 더 컸다는 뜻입니다.

그해 슈퍼 태양 폭풍은 매우 강력했지만 당시 사람들에게 미치는 영향은 거의 없었습니다. 하지만 만약 오늘 이 사건이 일어난다면 전력망, 통신 등이 심각한 피해를 입을 것이며 그 피해액은 14조 위안 이상으로 추산됩니다.

그러나 천문학자들은 이 정도 규모의 슈퍼태양폭풍은 매우 드물어 평균 500년에 한 번만 발생한다고 추정하고 있다. 즉, 100년에 한 번 발생할 확률은 1/5이라는 뜻이다. 현재, 마지막 태양 폭발 이후 161년이 지났습니다. 앞으로도 우리는 태양의 역학에 지속적으로 관심을 기울이고 인류 현대 문명에 대한 피해를 경계해야 합니다. 참고 자료

[1] 가타오카 류호, 이와하시 기요미. 1770년 9월 17일 교토에서 기울어진 천정 오로라: 극심한 자기 폭풍의 그래픽 증거, Space Weather, 2017, 15, 1314-1320.