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지구자기장은 무슨 역할을 하나

지구가 하나의 거대한 자석이라는 사실은 누구나 알고 있는 사실이다. 그 자기의 세기는 지역과 고도에 따 라 차이가 있지만 우리 나라에서는 약 0.5 가우스(G)다. 또 지구자기장은 대체로 남북방향으로 향하고 있다. 정확히 말하면 지구 자기장의 북극은 지리적인 북극에서 약 1천8백km 떨어진 캐나다 북부 허드슨만 근처다. 이 자기장은 우주로부터 끊임없이 날아오는 강력한 파괴력을 갖는 에너지의 입자선인 우주선으로부터 지구 상의 생명체를 보호하는 역할을 한다. 어떻게 해서 그런 작용을 할까? 태양은 우리에게 꼭 필요한 빛과 열을 제공한다. 하지만 그 외에도 전기를 띤 알갱이(양성자와 전자)를 높은 에너지로 무수히 쏟아낸다. 이 알갱이들은 에너지가 높아서 지구상의 생물에 닿으면 생체를 파괴할 만큼 센 것이다. 그런데 이 알갱이들은 전기를 띠고 있어서 지구의 자기장 영역에 들어오면 곧바로 지구로 직진해 들 어오지 못하고 둘레를 맴돌게 된다. 이 결과 지구 둘레에는 전기를 띤 알갱이들로 이루어진 거대한 띠모양 이 생기게 된다. 반알렌대라고 부르는 띠다. 여기에 붙잡힌 알갱이들은 지구 자기장의 남북극 사이를 나선운동하면서 왔다갔다한다. 그러다가 태양에서 활발한 폭발활동이 있을 때에 일부는 극지방의 대기층으로 들어와 공기분자 및 원자와 충돌하여 아름다운 빛을 낸다. 이를 오로라 현상이라 한다. 주로 위도 60∼75도에서, 지상 1백∼1천 km 높이에서 발견된다. 지구 자기장이 생기는 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 지구 내부에서 전기를 유체가 흐르기 때문인 것으로 추측하고있다. 이 지구 자기장의 방향은 항상 일정하지 않고 조금씩 변한다. 여러 지층의 자기적 성 질을 분석한 결과 지구 자기장이 약해지기도 하고 방향이 바뀌기도 한다는 것을 알아냈다. 지난 5백만 년 동 안 지구 자기장의 방향은 약 20번 이상 바뀌었다는 것이다. 지구 자기장의 남극이나 북극이 지금과 같지 않고 태양이 있는 방향으로 놓인다면 어떤 일이 벌어질까. 태양으로부터 방출된 강력한 우주선이 지구 자기장에 의해 차단되지 않고 지상으로 바로 도달하게 된다. 즉 생명체에 큰 타격을 줄 수 있는 것이다. 혹시 지구상에서 특정 생명체들이 사라진 것이 이와 관련이 있지는 않은지 연구하는 사람들도 있다. 우주선으로부터 우리를 보호해 주고 있는 지구 자기장에 새삼스레 감사할 따름이다. ☞ 보고 또 보고 ▶지구 자기장 생성 원인 : 지구 자기의 근원에 관해서 오랫동안 여러 사람들이 생각해 왔다. 과거 한때는 지 구 자기장이 지구 중심부의 막대자석이나 맨틀 혹은 지각 내의 자성물질에 의해 생기는 것이라는 가설이 제 기되기도 하였으나 곧 부정되었다. 그 이유는, 맨틀과 핵의 온도는 수천 ℃로서, 자성물질의 퀴리 온도(자철 석 580℃, 철 780℃)보다 높으며, 평균 30㎞ 두께의 지각이 모두 현무암으로 되어있다고 가정하여도 이로부 터 생기는 자기장은 현재의 지구자기 세기의 2∼3 %밖에 되지 않기 때문이다. 지구 자기장의 근원을 설명하려면 지구 자기의 영년변화와 지질시대 동안 여러 번 일어난 지구 자기장의 역 전을 설명할 수 있어야 한다. 지각이나 맨틀은 고체이므로 짧은 시간 동안에 일어나는 영년변화나 지구 자기 의 역전을 일으킬 수는 없다. 반면에, 금속성 유체로 된 외핵은 유동할 수 있으므로 영년변화나 지구 자기의 역전을 일으킬 수 있을 것이다. 물론, 외핵은 온도가 높으므로 그 자체는 자성을 가지지 않는다. 그러나, 유 체상태의 금속성 외핵에서는 대류가 일어나고 있을 것이며, 대류에 의한 외핵물질의 흐름은 지구자전의 영 향으로 대략 적도에 평행한 흐름으로 변할 것이다. 금속성 외핵에는 수많은 자유전자들이 있으므로, 적도에 평행한 외핵물질의 흐름으로 이에 수직방향으로 자기장이 형성될 수 있을 것이다. ▶다이나모 이론(dynamo theory : 지구발전기설) : 다이나모 모델은 금속 원판이 축 주위를 회전하고 있다. 축 방향으로 약한 자기력선이 흐를 때, 금속 원판이 회전하면 유도 전류가 발생하여 전류의 회로가 형성되 고, 이 전류에 의하여 다시 자기장이 형성되게 된다. 지구의 경우 최초의 약한 자기장은 외계의 천체에 의한 자기장을 생각할 수 있으며, 금속 원판의 회전은 외 핵의 열대류에 의한 운동으로 생각할 수 있다. 원판 다이나모를 실험실에서 실현하기 위해서는 원판이 100만 회/s 이상의 속도를 회전해야 하므로 불가능하나, 원판이 지구만큼 크면 회전 속도가 느려도 가능할 것으로 알려져 있다. 이 이론을 적용하면 영년변화나 지구 자기의 역전 등의 설명이 가능하다. 출처: http://x7580y.com/zboard/g/sstory.html#30
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