하제를 위한 하제!

어떤 책에서..... 태양풍이 지자기에 붙잡힐 때 체렌코프 복사가 일어난다고 되어 있었다. 이를 생각하려면 체렌코프 복사가 일어나는 조건을 살펴야 한다.
체렌코프 복사는 빠르게 이동하는 전하물질이 어떤 다른 물질의 내부로 들어섰을 때 굴절율이 존재해서 광속이 느려지고, 전하물질이 이 광속보다 빠를 때 발생하는 푸르스름한 빛을 말한다. 당연히 빛을 발한 전하물질은 급속히 속도가 느려진다.

우리 태양계에는 태양으로부터 방출되는 플라즈마, 즉 태양풍으로 가득차 있다. 그리고 이 태양풍이 지구 주위를 지날 때 지구의 자기장에 붙들려 극 쪽으로 이동한다. 그리고 극쪽으로 이동해 올수록 지구와 점점 가까워지다가 결국은 지구의 대기와 충돌하여 푸르스름한 빛을 방출한다.

그러면 체렌코프 복사가 일어나는 시점이 언제인가?
최초로 지구 자기장에 태양풍의 이온들이 붙들렸을 때인가? 아니면 지구 자기장을 따라서 지구 대기로 들어온 이후에 발생하는 것인가?
체렌코프 복사의 정의를 생각할 때....
체렌코프 복사가 일어나는 것은 후자일 때, 즉 대기권으로 진입할 때라고 생각된다.
그래서 오로라는 태양풍의 체렌코프 복사라고 생각되는 것이고....

공기 굴절율은 1.0005 정도인데, 오로라가 발생하는 곳은 대기의 열권에 해당하는 곳이므로 공기 굴절율은 지표보다 훨씬 작을 수밖에 없다. 따라서 광속은 거의 c에 가깝다. 따라서 체렌코프 복사가 일어나려면 이온은 거의 광속에 가까운 속도를 갖고 있어야 한다.
그런데 여기서 문제는.....
지구의 미약한 자기장만으로 광속에 가까운 태양풍 이온들을 잡아둘 수 있느냐 하는 것이다. 사실 이건 불가능하다. 방향에 어느정도 영향을 주기는 하겠지만, 자기장만으로 붙잡을 수 있는 상대는 아니다. 사실상 태양풍 속에 날라오는 이온들 중에서 체렌코프 복사를 일으킬 정도로 빠르게 날라오는 이온들은 거의 없다! 태양계 외부에서 종종 날아오는 고에너지 입자는 우주선(宇宙線)을 만든다. 지구로 들어오면서 지자기의 영향을 거의 안 받는다. 태양풍이 이정도의 입자라면 지구는 낮과 밤에 우주선의 양이 크게 달라져야 할듯하다.

결국.....
태양풍이 만들어내는 체렌코프 복사는 존재할 수 없을 뿐이다. 올로라는 지자기에 붙잡힌 태양풍 이온이 지구 대기의 분자들과 충돌하면서 갖고 있던 운동에너지를 빛에너지로 방출하고 있을 뿐이다.