밤하늘을 다채롭게…희귀한 ‘무지개 구름’ 본 적 있나요? [지구를 보다]

북극권의 어두운 밤하늘이 다채로운 색깔로 아름답게 빛났다. 하지만 이 놀라운 광경은 오로라 때문이 아니었다. 좀처럼 보기 드문 ‘무지개 구름’이 나타난 것이다. 무지개처럼 다양한 빛깔로 빛나는 이 무지개 구름은 높은 고도의 대기 속에 떠 있는 작은 얼음 결정 구름에 의해 발생한다. 극성층권 구름(PSC)으로 알려진 북극권 구름은 낮은 성층권이 섭씨 영하 81도 이하의 온도에 도달할 때만 형성된다.

일반적으로 성층권은 너무 건조하기 때문에 구름이 형성되지 않지만, 이러한 극도로 낮은 온도에서는 대기 속의 희박한 물 분자들이 작은 얼음 결정으로 합쳐지기 시작하여 구름을 형성한다. 이는 PSC가 지상에서 15~25㎞ 사이의 일반 구름보다 훨씬 더 높게 형성된다는 것을 의미한다. 햇빛이 이 얼음 결정 구름에 비치면 빛이 산란되어 여러 파장의 빛으로 나뉘어지면서 극성층권 구름, 곧 ‘무지개 구름’을 만들어내는 것이다.

구름은 아주 높은 고도에 떠 있지만, 구름이 가장 밝게 보이는 지평선 바로 너머에 태양이 있을 시각에도 햇빛이 얼음 결정에 부딪혀 다양한 파장으로 관찰자의 눈으로 들어갈 수 있는 것이다.

스페이스웨더닷컴(Spaceweather.com)에 따르면, 지난 1월 25일 성층권의 극심한 결빙 조건으로 인해 아이슬란드, 노르웨이, 핀란드를 포함한 북극권 전역에서 드물게 무지개 구름(PSC)이 발생했다.

한 아마추어 사진작가는 아이슬란드 죄쿨틴두르 산 정상 위에 뜬 다채로운 무지개 구름을 멋진 장면으로 포착했고, 사진작가 프레드릭 브롬스는 노르웨이의 트롬쇠 시 근처 크발뢰야 위의 다채로운 하늘 풍경을 연속 촬영했다. ​PSC에는 두 가지 유형이 있다. 유형 I은 얼음 결정과 질산의 혼합으로 만들어지며 덜 화려한 색상을 생성하고, 오존 구멍 형성과 관련될 수 있다. 순수한 얼음 결정으로 구성되어 더 선명한 색상을 생성하는 유형 II는 바로 최근에 북극에서 형성된 무지개 구름이다.

유형 II PSC는 무지개 빛깔의 색상이 일부 연체 동물의 껍질에서 생성되는 진주층이라고도 알려진 진주층과 비슷하기 때문에 종종 진주층 구름이라고 불린다. 그러나 유형 I 구름보다 훨씬 드물게 나타난다. 유형 II 구름은 일반적으로 북극에서 1년에 2~3번 이상 발생하지 않으며, 보통 추운 겨울에 발생한다. 그러나 전문가들은 기후 변화로 인해 더 많은 유형의 PSC가 더 자주 발생할 수 있을 것으로 보고 있다.

강렬한 색상으로 인해 진주층 구름은 종종 북극의 오로라와 혼동되기도 한다. 이러한 현상은 일반적으로 태양에 의해 방출되는 고에너지 입자가 지구 자기권의 자기장 선을 따라 이동할 때 발생한다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com