The Science Times

최근 페이스북을 통해 혜성처럼 생긴 물체가 밤하늘에서 밝게 빛나는 동영상이 화제를 모았다. 이것을 본 사람들은 대기권을 가로지르던 운석이 폭발했거나, UFO가 비행하는 것으로 착각하기도 했다. SNS의 확산과 함께 몇 년 전부터 종종 이목을 끌고 있는 이러한 현상은 로켓 발사 과정에서 발생하는 ‘황혼 현상(Twilight phenomena)’ 또는 ‘황혼 효과(Twilight effect)’라고 부른다.

캘리포니아에서 관측된 팰컨 9 로켓의 황혼 현상 © Twitter/@christophernie

2017년 12월 22일 저녁, 캘리포니아 반덴버그 공군기지에서 10대의 이리듐 통신 위성을 싣고 발사된 스페이스X 팰컨 9 로켓이 황홀한 비행운을 남긴 사례가 있다. 당시 미 서부해안을 따라 남쪽으로 비행하던 로켓의 모습은 인구 밀집 지역에서 선명하게 관측되었다. 이처럼 밝게 빛나는 커다란 비행운이 발생한 원인은 바로 로켓 배기가스 때문이다.

황혼 현상의 발생 원리 © XYZtSpace

‘황혼 현상’은 일출이나 일몰 30~60분 전후에 로켓을 발사할 때 주로 발생한다. 해가 진 뒤에도 성층권 너머의 높은 고도에서는 일정 시간 햇빛이 비친다. 이 무렵 로켓이 어둠 속에서 햇빛이 비치는 지역으로 떠오르면 배기가스가 빛을 반사하고, 지상에 있는 관측자의 위치에 따라 다양한 색상의 황혼 현상을 목격할 수 있다.

로켓 배기가스는 기압이 약한 고고도에서 넓게 팽창하며 대기 입자와 결합하여 수증기로 변한다. 또한, 바람이 거의 없어서 천천히 확산하므로 꽤 장시간 형체를 유지할 수 있다. 이러한 배기가스 구름은 프리즘처럼 빛을 회절시켜서 다양한 스펙트럼의 색상을 띤다. 흰색부터 시작해서 진홍색, 푸른색, 녹색이나 주황색이 될 수도 있다. 황혼 현상은 일반적으로 발사 후 2~3분 이내에 발생하고, 기상 조건에 따라 구름이 분산되기 전까지 최대 30분 동안 남아있게 된다.

이 현상은 구름이 껴있으면 보이지 않기 때문에 일반적으로 달빛이 없는 맑은 하늘에서만 관측되며, 보는 사람의 위치와 기상 조건에 따라 크기와 형태가 달라진다.

2002년 반덴버그 공군기지에서 미니트맨 III 미사일 발사 후 촬영한 황혼 현상 © USAF/Dennis Fisher

캘리포니아에 위치한 반덴버그 공군 기지에서는 그동안 1800대 이상의 미사일과 발사체를 태평양 해안선을 따라 발사해왔다. 1958년 이후 샌타바버라 카운티에서 목격된 황혼 현상은 극히 일부분이지만, 이마저도 SNS의 보급 이전에는 별로 알려지지 않았다.

일부 관측통은 황혼 현상을 두고 로켓이 비행 도중 오작동으로 폭발한 것이 아니냐며 오인하기도 했다. 비행운이 대기권 상층부에서 기류에 따라 매듭처럼 뒤틀리면서 폭발한 듯한 모습을 보였기 때문이다. 그러나 지금까지 발사 실패로 황혼 현상이 발생한 일은 없었다. 드물게 로켓 오작동이 발생하면 황혼 현상이 발생하는 고도까지 도달하기 전에 자폭시킨다.

황혼 현상은 주로 캘리포니아에서 주로 관측되었지만, 때론 애리조나, 네바다 및 유타주처럼 수백 km 이상 떨어진 곳에서 목격되기도 했다.

미 동부 해안에서도 유사한 발견 사례가 있다. 플로리다 케이프커내버럴 우주센터에서 발사된 우주 왕복선 등이 간혹 황혼 현상을 만들었던 것이다. 로켓 발사 방향도 발생 확률의 큰 변수가 되기 때문에 대서양을 향해 동쪽으로 발사한 경우에는 발생 빈도가 낮은 편이다.

이외에도 유럽우주국, 러시아 우주국, 중국 국가항천국, 일본의 JAXA, 인도 ISRO 및 우주 프로그램을 가진 수많은 국가들이 동일한 사건을 경험했다.

2010년 7월 7일, 중국 항저우 소산 공항에서는 착륙을 위해 접근하던 여객기 승무원이 활주로 상공에서 발광하는 물체를 발견하고 항공관제 부서에 통보한 사건이 있었다. 당시 레이더는 아무런 물체를 확인하지 못해서 여객기 착륙이 지연되었고, 18편의 항공기가 연착되었다. 이 사건은 중국 언론의 관심을 끌었고, UFO가 아니냐는 의문을 남겼다. 그러나 조사 보고서에서는 중국의 로켓 테스트 과정에서 발생한 황혼 현상으로 인한 착시 현상의 가능성을 제기했다.

(3988)