지구과학 : 하늘이 파란 이유는?

무심코 올려다 본 파란 하늘에도 과학적 원리가 숨어있다.

바로 빛의 “산란” 이다. 간단히 말하면 태양빛이 대기 중을 통과하면서 짧은 파장의 빛이 더 많이 산란되어 푸른색을 띠는 바로 이 짧은 파장의 빛 때문에 하늘이 파랗게 보이는 것이다.

즉, 태양빛이 지구로 들어오면서 자외선은 대기상층부 오존층에 의해 거의 대부분 흡수되고, 흡수되지 않는 자외선은 대기중의 입자나 분자들에 의해 산란된다.

파장이 짧은 자외선이 가장 잘 산란되지만 사람의 눈에는 보이지 않기 때문에 가시광선 영역 중 산란이 가장 잘 되는 푸른빛이 보이기 때문이다.

태양광선에 대해 좀 더 자세히 설명하자면, 태양 빛은 우리 눈에 보이는 빛의 영역인 가시광선, 우리 눈에 보이지 않는 적외선, 자외선 등으로 나뉜다.

가시광선은 무지개를 떠올리면 쉬운데 빨강에서부터 보라색까지 연속된 빛의 영역을 말한다.

빨강색 밖에 있는 파장이 긴 영역이 바로 적외선이고, 보라색 바깥쪽에 있는 파장이 짧은 영역이 바로 자외선에 해당된다.

태양으로부터 오는 빛은 지구 대기 중의 입자들에 의해 산란된 다음 우리 눈에 들어온다.

대기 중의 입자들은 입자가 작을수록 낮은 파장의 빛을 더 잘 산란시키는데 대기를 구성하는 대부분은 질소와 산소 분자들로 태양의 가시광선 중에서도 특히 파장이 짧은 보라와 파란 빛을 훨씬 많이 산란시키게 된다.

그러나, 우리 눈은 보랏빛에 둔감하기 때문에 보라색 다음인 파란색 계열의 빛이 많이 들어와 하늘이 파랗게 보이는 것이다.

구름이 하얗게 보이고, 하늘이 뿌옇게 보이는 이유도 대기 중 수증기, 매연입자 등 여러가지 입자가 존재하게 되면 가장 작은 입자는 파란색을, 조금 더 큰 입자는 초록색을, 조금 더 큰 입자는 빨간색을 각각 산란시키게 된다. 따라서 빛이 합성되어 흰색으로 보이는 것이다.

우리나라의 높고 푸른 가을 하늘은 정말 눈부시도록 아름다운 경관이다. 원리를 알고 본다면 하늘이 더 예쁘게 보이지 않을까?