정한 주파수의 정전기 파동 발견
▲지구 방사선대는 적도 상공을 중심으로 도넛 모양으로 지구를 감싸고 있다. 초록색 부분은 방사선대의 안쪽벨트이다. 옅은 보랏색 부분은 방사선대의 바깥벨트이다. 안쪽벨트는 주로 양성자로 이뤄져 변하지 않는 그대로의 형태를 유지한다. 반면 바깥벨트는 주로 전자로 구성됐으며 변화무쌍하게 움직인다.[사진제공=천문연]
[아시아경제 정종오 기자] 태양에서 오는 방사선은 대부분 지구 바깥 대기권에서 차단된다. 이 때문에 인류는 지상에서 안전하게 생활할 수 있다. 지구 자기권은 태양에서 나오는 우주 방사선의 위협으로부터 지구를 보호하는 방패막 역할을 한다.
반면 지구 자기력선이 열려 있는 남북극 방향에서 유입된 일부 저에너지의 전자들은 지구 적도 주변에서 도넛 모양의 띠를 형성한다. 이 영역을 지구 방사선대 또는 반앨런대(Van Allen Belt)라고 부른다. 지구 적도 주변에서 도넛 모양의 띠를 형성한다.
황정아 한국천문연구원(원장 한인우) 박사가 이끄는 국제연구팀은 방사선대의 생성과 그 안정된 구조가 지속적으로 유지하는 원리에 대한 새로운 사실을 밝혀냈다. 황 박사 연구팀은 미국 항공우주국(NASA)의 '반 앨런 탐사선 위성(Van Allen Probes, VAP)'의 관측 자료를 분석했다.
지구 방사선대 특정한 주파수의 정전기 파동(frequency Upper-Hybrid~40㎑)을 발견했다. 이 파동과 특정 에너지 영역의 전자들(1-50keV)의 상관관계를 입증했다. 이는 지구 방사선대가 오랫동안 현재 형태를 유지할 수 있었던 비밀을 풀 수 있는 중요한 실마리가 된다.
이번 발견은 반 앨런 탐사선의 탑재체가 정밀한 고주파의 파동 관측이 가능했던 것이 주효했다. 방사선대 생성의 비밀을 풀기 위해 NASA에서는 2012년 '반 앨런 탐사선'이라는 쌍둥이 위성을 발사한 바 있다. 이 위성들은 현재까지 방사선대에 상주하며 관측을 계속하고 있다. 천문연은 NASA와 함께 위성 데이터 수신국을 운영하고 공동 연구를 진행 중이다.
이번 연구논문은 미국 플라즈마 물리학 저널(Physics of Plasmas) 6월20일자(논문명: Roles of hot electrons in generating upper-hybrid waves in the earth's radiation belt)에 실렸다.
☆지구의 반앨런대는?
=https://youtu.be/bWMUO33xpPg
정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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