지구의 자기장이란 무엇인가?
자기장은 우리 행성을 투과한다. 그러나 더 중요한 것은, 지구 자체가 커다란 구형 자석 역할을 한다. 자기장은 지구 내부에 흐르는 전류에 의해 생성되는데, 아마도 지구 핵의 액체 상태의 금속 부분을 통해 흐를 것이다. 지구의 회전과 결합하여, 지구의 핵은 전기발전기 역할을 하여 자기장을 생성한다. 지구의 자기장은 우주 밖 수천 킬로미터까지 존재한다. 자기력선은 자기력을 운반하고 발산하며, 지구의 자석 극에 위치하여 바깥쪽으로 돌출되어 커다란 원을 그린다. 이들은 종종 우주 밖으로 분출되기도 한다. 지구 자기장의 남극과 북극은 지구의 회전축인 지질학적 북극과 남극에 매우 가깝다. '자기의 북극'은 캐나다의 섬에 존재하지만, '지자기의 북극'은 그린란드이고 '지리학적 북극'은 모든 땅에서 수백 킬로미터 떨이진 대양 위의 빙상에 존재한다.
지구의 자기장은 얼마나 강한가?
일반적으로 사람을 기준으로 했을 때, 지구 자기장의 강도는 매우 약하다. 지구 표면에서 대부분의 강도는 1가우스밖에 되지 않는다. 냉장고의 자석은 일반적으로 10~100가우스에 달한다. 하지만 자기장의 에너지는 부피에 따라 다르다. 그런데 지구의 자기장이 우리 행성 전체보다 훨씬 크기 때문에, 전체적으로 지구의 자기적 힘은 엄청나다고 할 수 있다. 지구의 자기장은 변하는가? 그렇다. 지구의 자기장은 매우 느리지만 지속적으로 변하고 있다. 실제로 자기극은 매년 수 킬로미터씩 움직이며, 때때로 불규칙한 방향으로 움직인다. 수천 년에 걸쳐 자기장의 강도 역시 상당히 커지기도 하고 줄어들기도 했다. 더 놀라운 점은, 지구 자기장의 방향이 역전될 수도 있다는 것이다. 다시 말해 자기 북극이 자기 남극이 되고, 자기 남극이 자기 북극이 될 수도 있다는 것이다. 과학적 측정에 의하면, 약 80만 년 전에 우리 행성의 자기장 방향이 뒤바뀌었다. 지구 자기장의 위아래가 뒤집히면 어떤 현상이 일어나는가? 지구의 자기장 방향이 바뀌어도 우리 일상생활에서 큰 변화가 일지 않을 것이다. 수년간에 걸친 측정에 지난 세기 동안 지구의 자기장이 6% 정도 줄어들었으며, 이로 인해 과학자들은 지구 자기장의 위아래가 뒤집히는 현상이 머지않아 일어날 것으로 생각하고 있다. 일부 비과학적인 가설들은 자연적 대재앙이 일어날 것이라고 주장하기도 했다. 그러나 대재앙이 일어난다고 믿을 과학적인 이유는 없다. 지구의 자기장이 뒤바뀐다는 사실을 어떻게 알 수 있는가? 1906년 프랑스의 물리학자 베르나르 브륀은 지구의 자기장 반대 방향으로 향하는 돌을 발견했다. 그는 돌들이 지구의 자기장이 오늘날과 반대로 향하고 있을 때 생겨났다고 주장했다. 브륀의 주장은 1929년에 고대 암석들을 연구하며 지구의 자기장이 지구가 생겨난 이래 여러 차례 극이 뒤바뀌었다는 일본인 지구물리학자 마쓰야마 모노토리의 연구에 의해 설득력을 얻었다. 오늘날 암석과 암석 속에 묻혀 화석화된 미생물의 연구는 지구의 자기장이 생겨난 이래로 지난 360만 년간 적어도 아홉 번 바뀌었다는 사실을 보여준다. 지구의 자기장이 뒤바뀌는 정확한 이유에 대해서는 아직까지 알 수 없다. 현재의 가설들은 자기극 역전이 태양의 활동과 같은 외부적 요인이 아니라 지구의 내부적 과정에 의한 것임을 시사하고 있다.
