지구의 자기장, 자북극이 이동하기 때문에 생기는 일
Pictured are the magnetic north pole locations from 1590 to 2030.
아래 사진은 1590년부터 2030년까지의 자북극(磁北極) 위치를 보여줍니다
스마트폰으로 내비게이션을 사용 중이라면 방금 중요한 업데이트가 있었습니다. 과학자들은 지구 자기장이 수직의 아래 방향을 가르키는 자북극(磁北極, 혹은 자북)의 위치를 계속 추적하고 있으며, 자북극은 5년 전보다 러시아의 시베리아에 더 가까워지고 계속 러시아 쪽으로 계속 이동하고 있다고 합니다.
고정된 위치를 표시하는 지리적 북극과 달리 자기 북극의 위치는 끊임없이 움직이는 지구의 자기장에 의해 결정됩니다. 지난 수십 년 동안 자북극의 움직임은 극적으로 빨라졌다가 최근에는 급격히 느려지는 등 전례 없는 변화를 보였지만 과학자들은 자기장의 비정상적인 위치 이동의 근본적인 원인을 설명하지 못하고 있습니다.
비행기와 선박에서 사용하는 위치추적 시스템을 포함한 전 세계 위치추적 시스템(Global Positioning System, GPS)은 1990년에 명명된 세계자기모델을 사용하여 자북극을 찾습니다. 영국 지질조사국과 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에서 개발한 이 모델은 자북극의 기존 위치를 기록하고 지난 몇 년간의 궤적을 바탕으로 향후 이동을 예측합니다. GPS 측정의 정확성을 유지하기 위해 연구자들은 5년마다 WMM(World Magnetic Model)을 수정하여 자북극의 공식 위치를 재설정하고 향후 5년간의 움직임에 대한 새로운 예측을 모델링 합니다.
“자북극 이동 모델을 업데이트 할 수록 오차는 더 커집니다."라고 볼더 콜로라도 대학교(University of Colorado)와 NOAA 국립 환경 정보 센터의 선임 연구원아르노 쿨리아트(Arnaud Chulliat) 박사는 이야기합니다. “모델 구축 방식상, 지구 자기장에 대한 현재 지식을 고려할 때 예측은 대부분 추정치입니다.”
과학자들은 12월 17일에 적도에서 약 2,051마일(3,300킬로미터)의 공간 해상도를 가진 표준 WMM과 적도에서 약 186마일(300킬로미터)의 공간 해상도를 가진 최초의 고해상도 모델 등 두 가지 모델을 발표했습니다. 더 강력한 고해상도 모델은 누구나 사용할 수 있지만, 일반 대중이 사용하는 대부분의 GPS 하드웨어에는 표준 WMM에 통합되어 있고 다른 모델을 처리할 수 있는 장비가 없기 때문에 일부 사용자만 업그레이드의 혜택을 받게 된다고 영국 지질조사국의 지구물리학자이자 지자기 연구자인 윌리엄 브라운(William Brown) 박사는 해외 언론사인 CNN에 이메일을 통해 내용을 전달하였습니다.
“주요 항공사는 전체 항공기의 내비게이션 소프트웨어를 업그레이드하여 새 모델을 탑재할 것이며, 북대서양조약기구의 군대는 모든 종류의 장비에 걸쳐 수많은 복잡한 내비게이션 시스템의 소프트웨어를 업그레이드해야 할 것입니다."라고 브라운 박사는 이야기 했습니다. 물론, 일반적인 사람들에게는 이런 복잡한 업그레이드가 필요하지 않습니다.
“스마트폰을 업그레이드한다고 생각하면 더 강력한 새 버전으로 앱을 업데이드하기 위해 반드시 새 휴대폰을 구입하고 싶지는 않을 것입니다."라고 브라운 박사는 이야기 합니다.
새 모델로 변경하는 것은 GPS 사용자에게 원활한 전환이 될 것이며, 과학자들은 업데이트를 통해 2025년까지 자북극이 어디로 향할지에 대한 이전 모델의 예측의 정확성을 확인했다고 쿨리아트 박사는 말했습니다.
“예측이 매우 정확해서 새로운 모델이 가능함을 확인했습니다.”
그렇다면 이러한 모든 업데이트가 필요한 이유는 무엇이며, 자북이 한 곳에 머물지 않는 이유는 무엇일까요?
자북극(Magnetic North)과 '진짜 북극(True North)'
북극해 한가운데 있는 지구의 꼭대기에는 지구를 위에서 아래로 휘도는 모든 경도선이 북쪽에서 수렴하는 지점인 지리적 북극이 있습니다.
북극은 움직이는 빙하로 덮여 있기 때문에 표시하기는 어렵지만, 실제 북극(True North)이라고 하는 지리적 위치는 고정되어 있습니다.
이에 비해 자북극은 자기권(Magnetosphere)이라고도 하는 지구 자기장의 최북단 수렴 지점입니다. 지구의 핵에서 용융 금속이 휘젓는 현상에 의해 생성되는 지구의 자기장은 유해한 태양 복사열로부터 지구를 보호하고 태양풍이 지구의 대기를 벗겨내지 못하도록 막아줍니다.
지구의 핵에서는 대류가 계속되기 때문에 자기권은 결코 정적이지 않습니다. 그 결과 최북단은 항상 움직이고 있습니다.
영국의 탐험가 제임스 클라크 로스 경(Sir James Clack Ross)은 1831년 캐나다 북부에서 실제 북극에서 남쪽으로 약 1,000마일(1,609킬로미터) 떨어진 곳에서 자북극을 발견했습니다. 현재 우리는 자북극이 매일 약 75마일(120킬로미터)의 타원형 경로를 따라 이동한다는 사실을 알고 있습니다.
자북선은 발견 이후 캐나다에서 러시아 쪽으로 이동해 왔습니다. 1940년대에 이르러 자북선은 1831년 위치에서 북서쪽으로 약 250마일(400킬로미터) 이동했습니다. 1948년에는 프린스 웨일즈 섬에 도달했고, 2000년에는 캐나다 해안을 떠났습니다.
브라운은 “지난 400년 동안 일반적으로 매년 약 10km(6.2마일) 이하로 이동했습니다.”라고 말했습니다.
그러나 최근의 WMM 업데이트는 자기 북극의 매우 이례적인 활동 기간에 따른 것입니다. 1990년 북극의 북상 속도가 빨라져 연간 9.3마일(15킬로미터)에서 연간 34.2마일(55킬로미터)로 증가했다고 쿨리아트 박사는 이야기 합니다. 그는 이러한 변화는 “인류가 가지고 있는 기록상으로는 전례가 없는 일”이라고 덧붙였습니다.
2015년경에는 드리프트 속도가 연간 약 21.7마일(35킬로미터)로 느려졌습니다. 급격한 감속 역시 전례가 없는 일이었다고 쿨리아트는 말했습니다. 2019년에는 변동이 이전 모델과 너무 많이 달라져 과학자들은 1년 일찍 WMM을 업데이트했습니다.
향후의 움직임 (Future drift)
브라운 박사의 표현에 의하면 러시아를 향한 움직임이 계속 둔화될 것으로 예상하지만, 둔화가 얼마나 오래 지속될지, 그리고 현재 속도가 계속될지에 대해서는 불확실성이 있다고 합니다.
브라운 박사는 “자북극의 이동 속도가 바뀔 수도 있고 다시 빨라질 수도 있습니다.”라고 이야기 합니다. “우리는 계속해서 자기장을 모니터링하고 WMM의 성능을 평가할 것이지만, 2030년 예정된 업데이트 이전에 새로운 모델을 출시할 필요는 없을 것으로 예상됩니다.”
지구의 자기장은 과거에 훨씬 더 빠르고 극적으로 움직여 왔으며 자기권이 너무 약해져 극성이 뒤바뀌었습니다. 이로 인해 북극과 남극이 뒤집혔으며 이러한 변화는 수만 년 동안 지속될 수 있습니다. 과학자들은 수천 년이 걸릴 수 있는 이 극 뒤집기가 약 백만 년에 한 번씩 일어나는 것으로 추정하지만, 뒤집히는 주기는 5,000년에서 최대 5천만 년까지 매우 다양하다고 합니다. 브라운 박사는 이러한 뒤집기 현상이 일어나기 전의 징후가 알려져 있지 않아 예측하기 어렵다고 합니다. 마지막으로 지자기가 뒤집어진 현상은 약 75만~78만 년 전이라고 합니다.
극지방이 뒤집히는 동안 고래, 나비, 바다 거북 및 많은 철새 종과 같이 자기장을 이용하여 길을 찾고 이동하는 동물이 영향을 받을 수 있습니다. 뒤집히면 무선 통신이 중단되고 내비게이션 시스템이 혼란에 빠질 수 있습니다. 자기장이 약해지면 우주 날씨에 대한 보호 기능이 약해지기 때문에 궤도를 도는 위성이 위험에 처할 수 있습니다.
브라운은 지구의 생명체가 1억 년이 넘는 시간 동안 여러 번의 자기 역전을 견뎌냈지만, “현대 기술이 존재할 때 자기 역전을 경험한 적은 없다”고 하며, “엔지니어들이 새로운 기술을 적용하는 데 있어 흥미로운 시기가 될 것은 분명하지만, 갑작스러운 변화보다는 수 세기에 걸쳐 천천히 기술이 축적되기를 바랍니다.”고 말합니다.
※ 기사 내용 참조
[CNN] Earth’s magnetic north pole is on the move, and scientists just updated its position | By Mindy Weisberger | 11:22 AM EST, Tue January 21, 2025 | https://edition.cnn.com/2025/01/21/science/magnetic-north-pole-new-position/index.html
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