Nightglow는 지구 대기가 밤에 방출하는 희미한 빛 현상을 가리키는 과학 용어이다. 이는 낮 동안의 발광 현상인 dayglow(데이글로)와 대비되는 개념으로, 둘을 합쳐 airglow(에어글로우, 대기광)라고 통칭한다.
정의 및 발생 원리
Nightglow는 행성 대기가 방출하는 약한 발광 현상이다. 지구 대기의 경우, 별빛과 태양광의 산란 효과를 제거한 뒤에도 밤하늘이 완전히 어두워지지 않는 원인이 된다. 이 현상은 자기장이나 태양 활동과 무관한 자발광(自發光) 기체에서 비롯되며, 오로라와는 발생 원인이 다르다.
밤하늘의 발광은 낮 동안 태양 자외선에 의해 해리(解離)되거나 광이온화된 원자·분자들이 밤에 재결합하면서 에너지를 광자 형태로 방출하는 화학 발광(chemiluminescence) 과정으로 설명된다. 주요 발광 물질로는 수산기(OH), 원자 산소(O), 나트륨(Na), 리튬(Li), 일산화질소(NO) 등이 있다.
발생 고도 및 관측 특성
Nightglow의 대부분은 지표면 위 약 50~300km 고도의 상층 대기에서 발생한다. 특히 OH 분자의 복사에 의한 발광은 약 84km 부근 고도에서 일어나며, 그 방출 스펙트럼은 0.5µm에서 2.5µm 범위에 걸쳐 있고 약 1.6µm 부근에서 최대 세기를 보인다. 지상 관측자에게 nightglow는 일반적으로 푸른빛을 띠며, 시선이 지평선에 가까워질수록 통과하는 대기의 질량이 커져 더 밝게 보인다.
이 현상은 최상급 지상 관측소에서도 광학 망원경의 감광 한계를 제한하는 요인이 되며, 이 때문에 허블 우주망원경과 같은 우주 망원경이 가시광선 대역에서 지상 망원경보다 더 희미한 천체를 관측할 수 있는 이유 중 하나로 꼽힌다.
역사
대기광 현상은 1868년 스웨덴 물리학자 안데르스 옹스트룀(Anders Ångström)에 의해 처음 식별되었으며, 이후 사이먼 뉴컴(Simon Newcomb)이 1901년 최초로 과학적으로 연구·기술하였다. 고대 그리스에서도 아리스토텔레스와 플리니우스가 '카스마타(Chasmata)'라는 용어로 일부 발광 밤 현상을 기술한 기록이 있다.
기타 행성에서의 관측
Nightglow는 지구에만 국한된 현상이 아니다. 유럽우주국(ESA)의 비너스 익스프레스(Venus Express) 탐사선은 금성 상층 대기에서 일산화질소와 분자 산소의 근적외선 발광을 감지했다. 2020년에는 유럽우주국의 TGO(ExoMars Trace Gas Orbiter) 탐사선의 NOMAD 장비가 화성 대기에서 녹색 산소 발광을 최초로 검출했다고 보고되었다.
관련 용어
Nightglow는 대기광(airglow)의 한 형태로 분류되며, 발생 시점에 따라 dayglow(낮)와 nightglow(밤)로 구분된다. 때로는 '대기 야광(夜光)'이라고도 번역되며, 오로라나 도시 광공해(light pollution)로 인한 skyglow와는 구별되는 별개의 현상이다.
