포스팅 목차
1. 색을 나타내는 가시광선과 빛의 산란
우리가 색을 본다는 것은 빛을 보는 것입니다. 태양에서 보내는"가시광선"이 물체에 부딪히면 어떠한 색은 물체에서 흡수하고, 어떠한 색은 반사를 합니다. 이 반사된 빛이 우리의 눈에 닿으면 우리는 그것을 "색"으로 인식하는 것이죠.
(빛이 없는 곳은 모두 검은색이죠? 빛이 있어야 색을 볼 수 있다는 사실은 이미 너무나 잘 알고 있죠.)
하늘이 파란 이유를 알기 위해서는 가시광선에 대해 조금 더 알아야 합니다. 우리가 흔히 "빨주노초파람보"라고 알고 있는 가시광선의 색 영역에서 빨간색 쪽, 즉 붉은색 계열의 가시광선은 파장이 길고, 파란색 계열로 갈수록 파장이 점점 짧아집니다.
파장이 짧은 가시광선들은 지구에 진입할 때 대기층 등의 장애물에 의해 영향을 받아서 사방으로 반사되어 흩어져 버리는 "산란"이 더 잘 일어납니다. (이것을 조금 어려운 과학적 용어로 "레일리 산란(Rayleigh Scattering)"이라고 합니다)
이러한 산란의 정도가 하늘을 파랗게 보이게도 하고 붉게 보이게도 합니다.
2. 하늘이 파란색인 이유
태양으로부터 나온 가시광선이 지구의 대기층을 뚫고 지구의 표면에 도달합니다. 그런데 이 대기층에는 가시광선보다 매우 작은 질소와 산소 분자 등이 즐비하는데요. 이들은 빛을 산란시키는 "산란자"입니다. 가시광선은 대기 중에 있는 질소와 산소에 의해 모든 방향으로 산란하게 됩니다.
빛의 파장이 짧을수록 산란이 더 잘 일어나기 때문에 보라색과 파란색이 빨간색, 주황색보다 산란이 더 잘 일어납니다. 그래서 원래는 가장 산란이 잘 일어나는 보라색이 하늘의 색이 되어야 하지만, 보라색은 파란색보다 에너지가 많이 낮아 대기층을 뚫지 못해서 우리 눈까지 닿지 못합니다.
그래서 보라색 다음으로 산란이 잘되고 에너지도 충분한 파란색이 산란되어 우리의 눈까지 도달하여 하늘이 파란색으로 보이게 되는 것이죠.(만약 우리가 슈퍼맨처럼 엄청 높은 고도의 하늘로 올라간다면 보라색 계열의 색을 볼 수 있을 겁니다)
3. 노을이 붉은색인 이유
해가 뜨거나 해가 질 때 하늘이 붉은색으로 물들게 됩니다. 이것은 왜 그럴까요? 바로 "태양의 고도" 때문입니다.
태양의 고도가 낮으면 태양과 우리가 보는 하늘의 거리가 멀어지겠죠? 위 그림에서 관측자가 "B"에 위치해 있을 경우가 "태양이 지거나 뜨는"경우인데요. 관측자와 태양의 거리가 상대적으로 멀기 때문에 파장이 짧은 보라색, 파란색 계열의 가시광선은 우리의 눈에 닿기도 전에 산란되어 없어집니다. 그리고 붉은색 계열만이 깊숙이 들어와 산란되어 우리의 눈에 닿아 우리는 하늘이 붉은색으로 보이게 되는 것입니다.
어떻게 보면 매우 간단한 원리인데도 너무나 자연스러워 모르는 체 살아가는 경우가 많습니다. 오늘을 기회로 하늘이 파랗고 붉은 이유를 기억해 두셨다가 나중에 어린아이들이 물어봤을 때 멋지게 대답해 주시기 바랍니다.
혹시 위의 내용이 다소 이해가 어려운 부분이 있다면 아래의 영상을 참고해 보세요.
오늘도 부족한 글 읽어주셔서 감사드리고, 남은 하루도 행복하시기 바랍니다!
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