자연계의 플라즈마

 

 

 

    앞에서 말한 플라즈마의 정의를 보면, 이온화 되어 있으며 집단적 거동을 보이고, 중성을 띄고있는 기체라고 했다. 이러한 기체의 상태가 과연 자연계 어디에 존재하고 있는가 찾아보자. 우리가 가장 흔히 접하는 기체는 대기상태이기 때문에 여기서 벗어나는 특성을 보이는 기체는 사실상 찾기가 쉽지 않다. 그러나, 대부분의 문제가 그렇듯이 답은 그리 멀지 않은 곳에 있고, 항상 그곳에 있어왔다. 단지 우리가 그것이 답인지 모르고 있을 뿐이다.

 

    자연계의 플라즈마는 먼저 하늘을 봐야한다. 여름철 소나기가 내릴 때 굉음과 함께 하늘을 몇 조각으로 가르는 번개의 빛은 플라즈마의 전형적인 예가 된다. 지구 극지방에서 발생하는 아름다운 오로라도 플라즈마의 한 형태다. 오로라를 발생시키는 원인인 태양풍은 그 자체가 수소의 전자와 양성자로 이루어진 플라즈마다. 오로라는 태양풍에 포함된 이들 고에너지 입자가 지구 대기에 있는 산소나 질소에 충돌하고, 그로 인해 산소나 질소가 들뜬 상태로 되었다가 다시 안정화 되면서 빛을 방출하는 현상이다.

 

  더 멀리 나아가면, 별과 별 사이, 은하와 은하 사이의 우주공간은 모두 플라즈마 상태로 가득 차 있다. 그렇다면 전 우주의 99%를 차지하는 광활한 공간이 모두 플라즈마 상태가 된다. 결국 우주에서 가장 많은 물질이 바로 플라즈마라는 이야기가 된다.   

 

 

 

 

그림. 태양풍으로 인한 오로라현상

 

 

   그리고, 비록 완전한 플라즈마의 모습은 아니지만 우리 주변에서 가장 흔히 찾아볼 수 있는 플라즈마와 가장 가까운 형태는 '불' 이다. 그렇게 플라즈마는 하늘에서도 땅에서도 언제나 우리 곁에 있어왔다. 

 

 

 

 

 

 

여기서 누군가 이런 질문을 했다고 치자. -_ -

 

 

 

Q : 우주공간은 대부분 플라즈마 상태라고 했습니다. 그러나 번개나 오로라는 빛을 내는데, 우주공간은 캄캄합니다. 그렇다면 플라즈마가 꼭 빛을 내는 것은 아닌가요? 

 

 

A :  엄밀히 말해 플라즈마는 이온화 된 ‘물질의 상태’를 말합니다. 그래서 빛을 내고 안내고와는 관계가 없죠. 우리가 보는 빛이란 것은 원자 내에 있는 전자가 에너지를 받으면 높은 궤도 상태로 이동하고, 다시 본래 자리로 돌아오는 과정에서 에너지를 방출되는데, 이때 방출되는 에너지가 가시광선의 파장일 때 우리가 눈으로 볼 수 있는 것입니다. 이것을 오로라를 예로 좀더 자세히 설명해 봅시다.

 

 

 

 

1. 대기중 기체가 태양풍으로부터 에너지를 받고... 

2. 기체의 전자가 높은 궤도로 올라가고..

3. 전자는 다시 본래 궤도로 내려오면서 안정화하면서 에너지를 빛 형태로 방출

 

 

   지구를 향해 날아오는 태양풍에 속해있던 전자가 대기중의 산소와 충돌하게 되면 산소중 일부는 이온화가 되고, 또 일부는 이온화 되지는 않고 산소내의 전자가 에너지를 받아 그 에너지에 해당하는 높은 궤도로 이동하게 됩니다. 하지만 곧 다시 에너지를 방출하며 처음의 안정한 상태로 돌아오려고 하죠. 이때 그만큼의 에너지를 방출하게 되는데, 이 에너지가 가시광선의 파장일때, 우리 눈에 빛을 발하는 것으로 보여지게 됩니다. 플라즈마에서 보여지는 빛은 플라즈마 내에서 일어나는 여러 현상 중에 하나로 나타나는 것 일뿐, 플라즈마 자체가 빛을 의미하는것이 아닙니다.

 

 

 

친절한 대답에 일단 서비스가 좋다 -_-

 

 

 

 

...by 개날연..