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하늘이 파란 이유

sungchan41 2013. 9. 9. 20:47


[과학 지식]하늘이 파란 이유와 노을이 붉은 이유, 구름이 하얀 이유  지식 / science

1. 하늘이 파란 이유

 

 

사람의 눈은 가시 광선을 감지하는 감도가 가장 높은데, 이는 태양에서 지구에 복사되는 빛 중 가시광선의 광량이 가장 많이 때문이다.

 

가시광선은 파장이 긴 쪽에서는 붉은색 계열을 띄우며 파장이 짧은 쪽에서는 보라색 계열의 색을 띄우며, 파장의 길이는 단색광인 경우 700~610nm는 빨강, 610~590nm는 주황, 590~570nm은 노랑, 570~500nm는 초록, 500~450nm는 파랑, 450~500nm는 보라로 감지된다. 빨강보다 파장이 긴 0.75μm~1mm는 적외선(=열선), 보라보다 파장이 짧은 100~370nm는 자외선(=화학선)으로 분류된다.

때문에 같은 거리를 이동한다면 붉은색 계열보다 파란색 계열이 더 많이 움직이게 되는 즉슨 움직이는 횟수가 많을수록 지구에 진입된 태양의 빛이 지구 대기층 등의 장애물을 지날 때 영향을 많이 받게 되므로 빛이 흩어지는 산란이 더 잘 일어난다.

 

이론적으론 파란색보다 보라색이 파장이 더 짧기 때문에 하늘은 보라색이어야 하나, 태양에서 복사되는 가시광선 중 보라색은 파란색보다 에너지가 현저히 떨어진다. '레일라이 산란(Rayleigh Scattering)' 이론에 의하면 짧은 파장의 빛이 더 산란이 잘 일어난다고 하는데, 따라서 보라색의 가시광선은 대기층을 통과하기 전에 에너지를 모두 소빟여 우리 눈까지 도달하지 못하기 때문에 하늘은 파란색으로 보이는 것이고, 고도가 높아질수록 하늘의 색을 보라색 계열로 보이게 된다.

 

 

 

 

2. 노을이 붉게 보이는 이유

 

 

노을은 흔히 해가 지고 뜨는 아침과 저녁에 볼 수 있다. 이 때는 햇빛이 투과되어 오는 빛의 경로가 낮보다 훨씬 길어지게 된다. 이렇게 빛의 경로가 길어지면 산란이 잘 일어나는 낮하늘의 파란색은 이미 대기층을 지나는 도중에 산란을 일으키고 사라져 버린다. 파란색보다 비교적 긴 파장의 붉은색이 대기층을 통과해 우리 눈이 볼 수 있는 한계점에서 산란을 일으키기 때문에 노을을 볼 수 있는 것이다.

 

 

 

3. 구름이 하얀색인 이유

 

 

 

태양에서 지구에 복사되는 빛인 태양광선의 종류는 크게 세가지로 분류되는데, 적외선과 가시광선과 자외선 중 인간의 눈이 가장 많이 감지하는 가시광선의 색은 무지개를 보면 알 수 있듯이 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라로 구분된다. 이 7가지 색 중 한가지 색만 반사되면 우리 눈에 그 색이 보이게 되는 건데, 7가지 색이 모두 반사된다면 우리의 눈엔 힌색으로 보이게 된다.

 

구름은 수증기가 응결하여 물방울들이 모여 이루어진 기체 덩어리이다. 물방울들은 액체 상태이기 때문에 투명한데, 투명하기 때문에 지나가는 빛이 모두 통과하나 빛이 들어가게 되는 각도에 따라 다시 되돌아 나오는 전반사 현상이 나타난다. 이러한 현상에 의해 모든 파장의 빛이 동일하게 되돌아 나오므로 우리의 눈에는 흰색으로 보이게 되는 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[사진 출저 - 네이버 지식 백과]

[지식 출저 - 살아있는 과학 교과서, 김태일 저, 휴머니스트 출판]


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