abstract
| - 토성의 오로라는 허블 망원경으로 관측되었는데 북극에 중심을 둔 원형의 발광대를 분별해 냈다. 그 곳에서는 구름층 상부로부터 2,000킬로미터 상공까지 오로라 커튼이 발생하고 있다. 이 오로라 커튼은 허블 망원경이 두 시간에 걸쳐 관찰하는 동안 그 밝기와 범위가 빠르게 변화해 갔다. 흡수된 대전입자들이 만들어내는 북극의 좁은 오로라는 목성의 경우와 같은 분포를 보이지 않는다. 오로라는 자기장에 갖힌 대전 입자들이 낙하하여 대기와 충돌하면서 발생한다. 이러한 폭격의 결과 토성의 기체는 원자외선 파장대(110-160nm)에서 발광을 하게 되는데, 이 파장대의 전파는 지구의 대기에 의해 흡수되어 버리므로 우주에 떠 있는 망원경에서만 관측이 가능하다. 태양에서 불어오는 고에너지 입자들의 흐름인 태양풍(太陽風)이 강해질 때 오로라의 세기 또한 커지는 점은 지구와 같았지만, 오로라가 행성과 같이 회전하고 오로라를 유발하는 물질이 지구처럼 양성자나 전자가 아니라 무거운 이온 입자라는 점은 목성과 유사했다. 2009년에 허블은 토성 고리의 가장 자리와 위, 양극을 촬영을 특별한 기회가 있었다. 남북극에서 동시 발생, 토성의 ‘쌍둥이 오로라’ 포착한다. 동시에 토성은 주야평분시(지구에서는 춘분과 추분)에 접근하며 따라서 양극은 태양광선을 균일하게 받는다. 주야평분시란 지구에서는 춘분과 추분에 해당하는데, 행성이 태양을 공전하는 동안 2번이 있다. 이때 행성의 적도는 태양 광선을 수직으로 받는다. 이는 지구에서 봄과 가을의 춘분, 추분과 비슷하다. 이 특별한 날(춘분, 추분)에는 지구 어느 곳에서도 낮과 밤의 길이가 동일하다. 1년의 공전에서 두 번 있는 지구의 춘분, 추분처럼 토성도 1번의 공전에서 2번이 있다. 그러나 토성의 공전주기는 30년이기 때문에 주야평분시는 15년마다 있다. 토성이 태양에서 멀리 떨어져 있지만, 토성에게 미치는 태양의 영향은 여전히 느껴진다. 태양은 태양계의 모든 행성에게 도달하는 입자를 태양풍으로 배출한다. 이 전기적으로 대전된 제트 흐름이 지구와 토성처럼 자기장이 있는 행성에 근접하면, 자기장은 입자를 잡아서 양극 사이에서 전후로 튀게 한다. 자연적인 결과로 인한 자기장의 형상은 양극 사이에서 나타나는데, 일련의 좁은 교통 통로와 같은 모습이고 눈으로는 볼 수 없다. 자기장은 양극에서 더 강해지며, 입자들은 중심으로 집중된다. 이곳에서 자기장은 대기 상층부의 원자와 상호반응을 하며 오로라를 만든다. 남쪽과 북쪽 빛으로 알려진 지구 극 지역의 오로라와 비슷한 빛이다. 그러나 지구의 오로라의 경우 약 10분 정도의 시간동안 발달하여, 몇 시간 정도만 지속됨에 반하여 토성의 오로라는 항상 밝게 나타나며, 며칠동안 지속된다는 점에서 차이가 있다. 언뜻 보기에는 토성 오로라의 빛은 양극에서 대칭적이다. 그러나 매우 정밀하게 분석한 천문학자들은 남쪽 오로라와 북쪽 오로라 사이에서 미묘한 차이점을 발견하고 있다. 이 차이는 토성 자기장에 대해 중요한 정보를 나타낸다. 북쪽의 타원형 오로라는 남쪽 오로라보다는 약간 작지만 매우 강하다. 이것은 토성의 자기장은 균일하게 분포되지 않은 것을 의미한다. 자기장은 약간 불균일하며 남쪽보다는 북쪽이 약간 강하다. 그 결과 북쪽에서 전기적으로 대전된 입자는 대기 방향으로 이동할 때 가속화되어 남쪽의 입자보다는 더 높은 에너지를 지닌다. 이 사실은 2004년 이후로 토성 주변의 궤도에서 우주 탐사선 카시니(Cassini)호가 얻은 과거의 결과를 확인한다.
|