지구과학 수업에서 가장 멋진 순간은 오로라 사진을 보여줄 때다. 그리고 묻는다: 왜 극지방에서만 보일까? 답은 지구 자기장에 있다 [1].
지구 자기장이란
지구 외핵의 액체 철이 대류하면서 전류가 흐르고, 이것이 자기장을 생성한다. 이를 지구 다이나모(geodynamo)라 한다 [1]. 이 자기장은 지구를 감싸며 태양풍과 우주 방사선으로부터 보호한다.
화성에는 전지구적 자기장이 없다. 그 결과 태양풍이 대기를 벗겨갔고, 오늘날 화성 대기는 지구의 1%에 불과하다 [2].
자기장 역전
지구 역사에서 자기장의 N극과 S극이 수백 번 바뀌었다. 마지막 역전은 약 78만 년 전(Brunhes-Matuyama 경계)이다 [3]. 해저 확장대의 자기 줄무늬가 이를 증명한다.
현재 자기장 약화
남대서양 이상(South Atlantic Anomaly)에서 자기장이 약해지고 있다. 이것이 다음 역전의 전조인지는 논쟁 중이다. 역전 중에는 방사선 노출이 증가할 수 있다.
교실 실험
나침반과 막대자석을 이용한 자기장 시각화 실험은 단순하지만 효과적이다. 철가루를 종이 위에 뿌리면 자기력선이 보인다. 학생들이 가장 좋아하는 실험 중 하나다.
References
- Merrill, R. T., et al. (1996). The Magnetic Field of the Earth. Academic Press.
- Jakosky, B. M., et al. (2015). MAVEN observations of the response of Mars to an interplanetary coronal mass ejection. Science, 350(6261), aad0210.
- Tarbuck, E. J., & Lutgens, F. K. (2017). Earth Science. Pearson.