자연 속 진동과 교류

자연에서는 전자가 회전하거나, 충돌하거나, 가속·감속하며 끊임없이 움직임을 바꿉니다. 전자의 움직임이 바뀔 때마다 전자기파가 만들어집니다.

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전자가 움직이는 방식은 전파의 편광과도 연결됩니다

위 시뮬레이션에서 본 회전·충돌·가속·감속은 전자기파를 만들어 낼 뿐 아니라, 그 전자기파가 어느 방향으로 진동하는가 — 즉 편광 (polarization) — 도 함께 결정합니다.

• 회전 — 전자가 자기장 속에서 나선을 그리며 규칙적으로 회전하면, 전기장도 같은 방향으로 계속 돌면서 나아가는 원편광에 가까운 전자기파가 만들어집니다. 블랙홀 제트나 초신성 잔해가 내는 싱크로트론 복사가 대표적인 예입니다.
• 가속·감속 — 전자가 한 방향(직선)으로 빨라지거나 느려지면, 전기장도 그 방향으로만 흔들리는 선편광에 가까운 전자기파가 만들어집니다.
• 충돌 — 수많은 전자가 제각각 무작위 방향으로 충돌하면, 그때마다 생기는 전자기파들의 진동 방향도 무작위로 뒤섞여 특정 방향이 없는 비편광 전파에 가까워집니다. 실제로 별·성운·은하가 내는 전파는 대부분 이런 무작위 충돌(제동복사) 때문에 비편광 상태로 방출됩니다.

즉 전자의 움직임이 규칙적이고 일정한 방향일수록 편광이 강해지고, 무작위일수록 비편광에 가까워집니다. 편광의 종류와, 편광을 분석해 우주의 자기장 구조까지 알아내는 방법은 편광(Polarization) 편에서 자세히 다룹니다.