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[표지로 읽는 과학] 우주에서 촬영한 지구 감마선과 자외선

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[표지로 읽는 과학] 우주에서 촬영한 지구 감마선과 자외선

2020.01.12 09:44
사이언스 제공
사이언스 제공

국제학술지 ‘사이언스’는 10일 ‘뇌우’ 위에서 폭발하는 ‘지구 감마선’의 모습을 담은 그림을 표지로 실었다. 국제우주정거장(ISS)에서 실제 관찰한 모습을 바탕으로 뇌우와 지구 감마선을 그렸다.

 

뇌우는 번개와 천둥을 발생시키는 폭풍우다. 표지에서 하얗고 파랗게 번쩍이는 부분이다. 감마선은 전자기파의 일종으로 원자핵의 붕괴로 생성된다. 짧은 파장을 가져 큰 광자 에너지를 갖고 있어 강력한 빛을 내뿜는다. 표지에서 감마선이 빨강색과 보라색이 약간 섞인 색을 뜻하는 심홍색의 빛을 뿜어내고 있다.


감마선은 태양 에너지를 흡수한 공기 분자가 이온화돼 자유전자가 밀집된 대기권인 ‘이온층’에 ‘엘브(ELVE)’라는 고리 형태의 자외선을 만든다. 표지에서는 하얗고 빨간색을 가진 엘브가 동그란 원의 형태로 퍼지고 모습으로 보인다. 실제 엘브는 순간적으로 나타났다가 사라진다.


토스텐 노이버트 덴마크기술대 국립우주연구소 최고자문위원 연구팀은 ‘대기-우주 상호작용 모니터(ASIM∙아심)’ 프로젝트를 통해 지구 감마선과 엘브 현상을 관찰한 연구결과를 이번주 사이언스에 발표했다.


유럽우주국(ESA)이 주도한 아심 프로젝트는 국제우주정거장(ISS)에 초당 12프레임을 촬영하는 광학카메라와 엑스선 및 감마선 관측기를 설치해 지구 감마선, 엘브를 연구하는 것이 목적이다. 2006년 프로젝트 계획을 수립했고 이후 2018년 4월 ISS에 관측기를 설치하는 데 성공했다. 노이버트 최고자문위원 연구팀이 연구를 이끌고 있다. 


연구팀의 관찰 결과에 따르면 지구 감마선은 뇌우가 시작하는 시점에 발생하는 것으로 밝혀졌다. 발생한 지구 감마선은 곧바로 엘브를 만들냈다. 결국 뇌우가 발생하는 초기 시점에 엘브도 함께 발생한다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 “엘브는 전류 발생이 빠르고 높은 진폭을 가진 뇌우 발생 초기에 만들어진다”며 “지구 감마선의 경우 뇌우 속 번개와 큰 관계가 있는 것으로 보인다”고 설명했다.


노이버트 최고자문위원은 “아심 프로젝트를 통해 지구 감마선과 엘브 현상을 관찰하는데 성공했다”며 “번개가 만들어내는 높은 자기장이 지구 자기장을 만들어 내는 것으로 보인다”고 말했다. 
 

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