오로라가 내는 신비한 소리를 들어 보셨나요? 오로라란 고위도 지역에서 초고층의 대기가 ‘천상의 커튼’처럼 형형색색으로 빛나는 현상을 말한다. 태양에서 쏟아져 나오는 전자와 양성자의 흐름이 지구의 대기와 부딪쳐서 생긴다. 남극권이나 북극권에서 이 입자들은 공기의 상층부와 충돌해 들뜨게 만든다. 넘치는 에너지는 빛의 형태로 방출된다.

특히 북극권의 오로라, 즉 북극광은 이따금 신비한 소리를 내는 것으로 알려져 있다. 하지만 과학계에서 제대로 인정을 받지 못해 왔다. 몇 해 전 핀란드 알토대학의 언터 레인 박사가 이끄는 연구팀이 소리를 녹음하고 생성 과정에 대한 설명을 제시한 것이 전부다.

영국의 과학잡지 뉴사이언티스트는 지난 3일 레인의 탐구 과정을 소개한 특집을 실었다.

“한 사나이가 30년간 북극광의 속삭이는 소리에 매혹됐다. 소리의 근원을 찾는 그의 연구는 이제 성공했을지도 모른다.” 이야기는 다음처럼 전개된다.

1990년 어느 겨울 밤 언터 레인은 핀란드 북부의 외딴 마을에서 열리는 재즈 축제에 참석했다. 마을 바깥으로 나간 그는 고요 속에서 신비한 쉭쉭 소리를 들었다. 1999년 이곳을 다시 찾은 그는 또다시 같은 소리를 들었다. 그는 음향심리학을 연구 중이라 이 미스터리를 풀기에 좋은 위치에 있었다.

오로라를 보는 사람들은 대부분 아무 소리도 듣지 못한다. 지상의 소음 탓이다. 하지만 과학 분야에는 300여년 전부터 기록이 전해온다. 1931년 이를 종합한 목록의 표현을 보자. “휙 하는 소리나 비단 치마가 내는 듯한 바스락거리는 소리”, “뜨거운 프라이팬에 베이컨 조각을 떨어뜨릴 때 나는 소리”, “한 무리의 새들이 가까이 날아가는 소리”….

미국 알래스카대학의 더크 루머슈임 교수는 “기술적 장비로 녹음하거나 관측하려는 시도는 모두 실패했다. 이런 소리를 설명할 수 있는 메커니즘으로 알려진 것은 하나도 없다”고 말한다. 아예 착각이라고 보는 사람들도 있다. 오로라를 볼 때 생기는 환청이라거나 심지어 하나의 감각이 다른 영역의 감각을 일으키는 공감각의 일종이라는 것이다.

레인은 2000년 북극광을 연구하는 핀란드의 ‘소당킬라 지구물리 관측소’와 공동 프로젝트를 시작했다. 목표는 오로라의 소리를 사상 처음으로 기록하는 것이다. 어려운 과제였다. 어떤 소리인지, 어디서 나오는 것인지 분명치 않기 때문이다.

주변의 잡음을 모두 파악하고 걸러 내는 데는 오랜 시간이 걸렸다. 2010년에 이르러 그의 팀은 오로라가 내는 소리를 녹음하는 데 처음으로 성공했다. 소리는 공기 자체에서 나오는 것이며, 높이는 100미터 이하였다. 그렇다면 어떻게 해서 생기는 것일까?

레인은 코로나 방전 현상이 근원이라고 믿는다. 이는 도체 주위의 공기가 이온화되며 생기는 불꽃과 소리를 말한다. 고전압 전기장치 주변의 뾰족한 금속 물체 주위로 푸른 빛이 반짝이는 게 그런 예다.

여기에 필요한 전압을 만들어 내려면 많은 양의 음전하와 양전하를 매우 가까운 위치에 두어야 한다. 이 같은 조건은 얼어붙은 대지가 그 바로 위의 공기를 차갑게 만드는 매우 고요한 저녁에 형성될 수 있다고 레인은 말했다. 그러면 높은 곳에는 따스한 공기가 층을 이루고 그 밑의 몇백 미터에 찬 공기가 갇혀 있는 대기 역전 현상이 일어난다. 지표면 가까운 곳의 음이온은 이 같은 경계면, 즉 역전층의 아래쪽으로 올라가지만 이를 뚫고 올라가지는 못한다. 그동안 양이온은 역전층 위쪽에 모인다. 양전하와 음전하의 이 같은 전위차는 그 자체로 크지만 오로라에 의해서 더욱 커진다. 그 결과 갑자기 코로나 방전이 일어난다. 자외선 복사와 자기장 펄스, 그리고 소리를 내뿜는 것이다.

이 이론은 어째서 특정한 날씨 조건일 때만 소리가 발생하느냐를 설명해 준다. 역전층이 없으면 소리도 없다. “레인이 제시하는 메커니즘은 매우 그럴듯하다.” 영국 사우샘프턴대학의 대니얼 화이터의 말이다. 하지만 대부분의 과학자들은 오로라 소리라는 것의 존재 자체를 무시한다. 현재 필요한 것은 다른 연구자들이 레인의 실험을 재현하려고 노력하는 것이다. 그리고 역전층 가설을 검사할 독자적인 실험을 설계하는 것이다.