하늘이 파랗게 보이는 이유

하늘이나 바다가 파랗게 보이는 이유에 대해 다뤄보겠습니다. 하늘을 바라보면 눈이 시리도록 푸른빛을 띠는데요, 왜 인간의 눈에 파랗게 보일까요? 원래 하늘은 파란색이어서? 그럼 왜 해 질 무렵엔 하늘 주변은 붉게 물들까요?

 

 

하늘이 파랗게 보이는 이유

푸른-하늘

우리가 색을 구별할 수 있는 이유

우리 눈에 보이는 사물의 색은 두 가지 이유 때문입니다. 태양이 전구처럼 스스로 특정한 색의 빛을 내는 이유와 바다, 하늘, 나무, 돌, 식물 같은 주변의 빛을 반사해서 특정한 색을 반사하기 때문입니다.

 

예를 들면 사과는 빛이 사과 표면에 도달하면 파란색, 녹색은 사과 속으로 흡수되고 붉은색 계열의 빛은 사방으로 산란하기 때문에 우리 눈에는 잘 익은 사과가 빨갛게 보이는 겁니다.

 

이렇게 색깔이 있는 모든 물체는 특정한 색의 영역을 흡수하거나 반사하기 때문에 각각 사물의 고유한 색을 띠는 것입니다.

 

하늘이 파란 이유

하늘이 파랗게 보이는 이유가 파란색 계열의 빛은 반사하고 다른 색은 흡수하기 때문일까? 그동안 하늘이 파란 이유를 여러 과학자들은 수많은 가설을 제기했지만 명확하게 이유를 규명하지는 못했다. 그러던 와중에 19세기 영국의 물리학자 존 윌리엄 스트럿 레일리에 의해 명확히 밝혀졌습니다.

 

레일리는 빛이 가진 파장보다 작은 미립자가 빛을 산란시킬 수 있다는 사실을 이론적으로 발견했습니다. 그래서 빛이 산란하는 현상을 레일리 산란이라고 부르게 되었습니다.

 

레일리 산란에 의하면 파장이 짧을수록 대기 중의 미립자들에 의해서 사방으로 흩어지는 산란이 발생하게 됩니다. 그래서 태양에서 방출된 빛이 지구로 들어오는 과정에 대기층에 부딪히며 태양빛의 파란색의 영역을 산란하게 되어 하늘이 파랗게 보이게 된 것입니다.

 

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그리고 대기가 없는 달에서 바라본 하늘이 캄캄한 이유는 대기 중에 산란시킬 입자가 없기 때문입니다. 늦은 오후에 하늘이 붉게 보이는 이유 역시 빛의 산란 때문입니다. 해 질 무렵, 태양이 지구에 도달하는 거리는 낮보다 길고, 우리 눈에 도달하기 전에 파란색은 산란되어 사라지게 됩니다.

 

파장이 긴 붉은빛이 대기층에 존재해 붉은 노을이 보이는 겁니다. 바다가 파란 이유 역시 빛이 바닷물을 통과할 때 붉은색은 흡수하고 파란색은 표면에서 반사하기 때문입니다.

 

 

빛의 산란(Light Scattering)

빛은 항상 일정 공간에서 최단 시간을 따라 이동하려는 특정을 지니고 있다. 이렇게 직진성을 가진 빛이 거친 표면이나 작은 입자들에서 의해서 사방으로 반사되어 흩어지는 현상을 빛의 산란이라고 합니다.

 

우리가 사과의 붉은색이나 바다와 하늘의 푸른색을 볼 수 있는 이유는 빛을 사방으로 흩어지게 하는 산란자(scatterer)때문입니다.

 

물분자, 물체의 울퉁불퉁한 표면 또는 대기 중에서 부유하고 있는 작은 입자 등 우리 주변에 흔하게 떠다는 산란자가 우리 눈에 들어오게 되었을 경우 일상 속 대상(도시, 숲, 풍경 등)을 파악할 수가 있게 됩니다.

 

 

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