반 알렌대-가상실험

 

| 반앨런대 |

태양풍의 대부분은 전하를 띤 입자들이다. 이러한 입자들은 지구 근처에서 지구 자기장에 의한 로런츠 힘이 작용하여 나선운동을 하게 된다.

 

 

그림은 (+)전하를 띤 태양풍 입자가 지구 자기장에 θ의 각도로 진입한 뒤, 속도의 자기장 방향 성분 vcosθ에 의하여 자기장 방향으로 이동하는 것을 나타낸 것이다. 이때 자기장에 수직인 속도 성분 vsinθ에 의한 원운동이 발생하기 때문에 결과적으로 입자는 나선 운동을 하며, 자기장 방향을 따라 극지방 쪽으로 이동하게 된다. 지표에서 2천 2백 km 떨어진 곳과 1만 2천km 떨어진 곳에 이러한 대전 입자들이 많이 존재하는 것을 발견하고, 최초의 발견자 이름을 따서 반 알렌 대라고 부른다. 반 알렌 대의 입자는 주로 전자와 양성자이며 태양의 자기 폭풍이 있을 때 입자의 밀도가 상승하기도 한다.

밴앨런대는 지구의 불균일한 자기장에 의해 태양이나 우주 공간에서 날아온 전하가 갇혀 있는 공간이다. 그림과 같이 밴앨런대의 자기장은 자기병 형태로 되어 있어 전하가 극과 극 사이를 나선형을 그리며 진동 운동을 하게 된다. 이때 지구의 극지방에서 전하가 대기의 산소 분자나 질소 분자와 충돌하면 가시광선을 내보낸다. 이것이 오로라 현상이다.

 

내용출처 : 천재교육 물리2