하늘은 왜 파란색일까?

대기와 빛의 산란

출처: pixabay

요즘은 미세먼지 때문에 흐린 날이 많지만 맑은 날에 하늘을 바라보면 하늘의 색은 대부분 파란색이다. 살면서 한 번쯤 이런 질문을 해봤을 것이다. "하늘은 왜 파랄까?"

질문에 대한 답을 알아본다.

사람이 물체의 색을 본다는 것은 물체에서 반사된 특정 색의 빛이 눈에 들어오기 때문이다. "그렇다면 하늘은?" 심지어 하늘의 색은 시간에 따라 변한다. 일출이나 일몰에는 붉고 저녁에는 검다. 하늘은 무엇이 반사되는 것일까?

정답은 지구상의 대기다. 태양빛이 지구의 대기에 부딪히면 프리즘에서와 같이 빛이 색에 따라 정확히는 파장에 따라 산란된다.

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영국의 물리학자 레일리(John William Rayleigh, 1842~1919)는 지구 대기에서 빛이 산란 될 때 짧은 파장의 빛이 더 많이 산란된다는 것을 알아냈다. 이를 레일리 산란이라 부른다.

파장이 짧다는 것은 빛이 파란색이나 보라색을 띤다는 의미이다. 하지만 보랏빛은 지구 대기권을 뚫지 못하기 때문에 하늘의 색이 파란색으로 보인다.

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한편 석양이 질 무렵 혹은 일출에는 태양이 지평선 부근에 있다. 그래서 빛은 상대적으로 더 먼 거리를 이동하게 되고 이때 파란색 빛은 모두 산란되어 흩어진다. 이때 붉은색 빛은 산란되지 않고 눈으로 들어와 석양 또는 일출 때의 하늘은 붉다.

문화뉴스 MHN 권성준기자