전자들은 어떻게 대기 상층부에 모여 전리층을 형성할까?

같은 전기를 띈 입자들은 서로 밀기만 한다고 한다. 대기의 상층부에는 전리층, 즉 전자들의 거대한 집단이 있는데, 만약에 과학자들의 주장처럼 전자들끼리는 밀기만 한다면 어떻게 전자들이 집단으로 모여서 층을 형성할 수 있을까?

지구 대기 상공의 전리층이라는 경계면은 질량이 있는 지구의 물질과 질량이 없는 양자에너지가 만나는 공간이다. 태양으로부터 오는 양자에너지와 물질을 가진 지구의 관성력이 만나면서 경계면에 곡률이 형성되며, 곡률의 크기에 따라 소립자들이 전자로 바뀌는 정도가 달라진다. 이는 우리가 익히 알고 있듯이 현대의 원자 모형에서 원재학과 전자의 배치가 원자핵을 중심에 두고 전자들이 외곽으로 구름층을 형성하고 있는 형태와 일치하는 현상이다.

현대과학은 우주에 수백 가지가 넘는 소립자들이 넘쳐나는 것을 알게 되었다. 그 중 뮤온입자는 수명이 길게는 1,000초 정도 유지되는데, 이 소립자가 지구 대기층과 만나면 전자로 변하게 된다. 지구는 하나의 자기장을 형성하는 커다란 자석이다. 자기장을 형성하는 곳에는 전기장이 직교 방향으로 형성된다. 태양의 전자기력이 지나가는 길목에 지구중력이 작동하게 되면 빛의 전자기력은 휘어지는 경계면이 발생한다. 그 휘어지는 경계면에서는 전자들이 밀던, 당기던 집단으로 모이게 된다. 휘어지는 경계면을 기준으로 전자집단이 만들어질 수 있고, 대기층을 기준으로 물질이 형성되기 때문에 이는 전자집단들이 모여 있는 형태가 된다.