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오존층에 대한 우주선 영향의 역사(History of cosmic ray influence on ozone layer - key steps)

전문가 제언: □ 태양면 폭발이 있은 후 수분 이내에 대기 상층 이온층 또는 전리층(대기 상층의 기체가 전자와 이온으로 분리되어 플라스마 상태로 존재하고 여기서 전파가 반사, 이는 태양으로부터의 자외선에 의해 상층 대기의 분자나 원자가 이온화되기 때문임)에서 단파 반사가 없고 단파통신이 두절된다. 태양면 폭발 때의 강한 전자기파에 의해 이온층의 이온화가 일어나기 때문이다. 태양면 폭발 후 26시간 정도 지나면 지자기의 강도와 방향이 심하게 교란되고, 이를 자기폭풍이라 한다. 태양면 폭발로 분출된 고속의 플라스마 흐름이 지구에 도달하여 이온층에 비정상상적인 전류가 발생하기 때문이다.

□ 대기 상층부 우주는 비어있지 않고 플라스마로 둘러싸여 있고, 환경에서 관측될 수 있는 현상은 오로라이다. 이것에 의해 태양과 지구가 빛과 열 이외에 상호연관이 있다는 것을 알게 되었다. 1958년부터 미국과 구소련이 과학위성을 발사하여 계속적으로 우주물리연구를 해오고 있다. 그 동안 중요한 발견은 지구 방사선대(대전된 원자입자, 전자, 이온이 지구자기장에 잡혀있음)이고, 지구자기장과 플라스마로 구성된 자기권에 대한 기본 모델이 만들어 졌다. 태양의 변화에 의해 지구상에 미치는 중요한 결과는 오로라, 양성자 사태 및 지자기 폭풍 등이 있다.

□ 지구 대기권의 최상층인 열권은 600~700km 정도이고 그 이상의 영역은 외기권이다. 열권에서는 주로 산소와 질소기체들이 태양 자외선을 흡수하여 온도가 상승한다(500~2,000K). 고층대기의 입자들이 태양에너지를 흡수하여 들뜬 상태가 되고, 들뜬 분자나 원자는 가시광선뿐 아니라 자외선 및 적외선을 방출하기도 하며 이를 대기광 또는 대기복사선이라 한다. 대표적인 대기복사선으로 열권의 산소원자가 방출하는 적색선과 녹색선, 열권하부의 나트륨 방출선(D1, D2) 및 산소분자나 수산기가 방출하는 근적외선 영역의 분자 띠가 있다. 이들은 이곳에서 발생하는 화학적 과정에 대한 유용한 정보를 판단하는데 필수적이다. 약 90km를 경계로 균질권에서 비균질권으로 전이되며, 비균질권에서는 질량이 큰 질소나 산소의 밀도가 감소하고 산소원자가 주성분을 이루게 되고 열권 최상부에서는 헬륨이나 수소 같은 가벼운 기체들이 주성분을 이루게 된다. 이와 같은 기체성분을 측정하기 위해서는 인공위성의 측정 자료와 함께 광화학적 모델링이 필수적임을 지적하는 바이다.

저자: Krivolutsky, A. A.
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