대기 반사각도 따라 특성 변화
여명ㆍ황혼 빛도 반사광의 마술
■바이오&사이언스
찬란하게 빛나는 햇빛은 지구를 온통 살아 움직이게 해주는 원동력이다. 햇빛이 없으면 날씨도 변하지 않고 우리 자신을 포함한 어떤 생물도 존재할 수가 없다. 지구는 어떤 변화도 불가능한 완전히 죽은 상태가 된다. 우리가 지난 수백 년 동안 유용하게 활용해왔던 화석연료도 수억 년 전의 햇빛에 의해 만들어진 것이다.
햇빛은 태양에서 방출되는 전자기파 중에서 파장이 우리 눈으로 감지할 수 있는 가시광선 영역에 해당하는 부분을 말한다. 햇빛은 본래 무지개의 7가지 색깔이 고르게 섞여서 보이기 마련이다. 태양 표면의 온도가 6000도를 넘을 정도로 뜨겁기 때문이다. 빨갛게 달아오른 쇳덩어리를 더 뜨겁게 가열할 때 나오는 빛과 마찬가지라는 뜻이다.
그런데 우리 눈에 보이는 햇빛이 언제나 밝은 백색광으로 보이는 것은 아니다. 지구상에서는 햇빛도 끊임없이 변한다. 지구를 둘러싸고 있는 대기가 그런 변화를 만들어낸다. 우선 태양에서 쏟아져 들어온 햇빛이 지표면과 구름에서 반사되기도 한다. 그렇게 반사된 빛은 본래의 햇빛과는 전혀 다른 특성과 효과를 만들어낸다.
넓은 지역에서 반사된 빛은 그림자를 흐릿하고 덜 분명하게 만든다. 강렬한 조명등 때문에 생기는 무대 위의 그림자는 햇빛 때문에 만들어지는 그림자보다 훨씬 더 짙고 어둡다. 태양이 지평선 위로 모습을 드러내기 직전의 `여명(黎明)'이나 어스름하게 땅거미가 질 때의 `황혼(黃昏)'도 대부분 그런 반사광 때문이다. 비록 짧은 순간이기는 하지만 생명의 젖줄인 햇빛의 출현이나 퇴장을 예고하는 신비감이 수많은 문학가와 사진작가를 매혹시켰다.
대기가 햇빛이 비치는 방향만 변화시키는 것이 아니다. 햇빛을 산란시켜 흩어지게 만들기도 한다. 대기 중의 공기 분자나 미세 입자들이 만들어내는 기묘한 효과다. 햇빛의 산란 정도는 빛의 파장과 입자의 상대적인 크기에 따라 달라진다. 파장이 짧을수록 더 심하게 산란된다. 빛의 입장에서는 파장이 짧을수록 입자가 더 크게 느껴지기 때문이다.
그래서 파장이 짧은 푸른색 빛이 파장이 긴 붉은 색보다 더 심하게 산란된다. 결국 태양에서 먼 곳을 보면 푸른색이 더 강하게 느껴지고, 태양에서 가까운 곳을 보면 붉은색이 더 강하게 보인다. 지구를 둘러싸고 있는 대기가 햇빛의 색깔을 바꿔버리는 셈이다. 19세기 영국의 위대한 물리학자 레일리 경이 밝혀낸 과학적 사실이다.
지구의 둥근 모양이 그런 효과를 더욱 극대화시켜준다. 지평선 부근에서 비친 햇빛은 두꺼운 대기층을 통과하면서 더 심하게 산란되어 밝기가 줄어든다. 반대로 대기를 수직으로 뚫고 들어오는 한낮의 햇빛은 흩어지지 않기 때문에 훨씬 더 밝게 느껴진다.
한낮에 내려 쬐는 햇빛은 휘영청 떠오른 보름달보다 무려 5만배 이상 밝다. 아무도 그런 태양을 직접 쳐다볼 수가 없다. 용기가 없어서가 아니다. 아주 효율이 좋은 집광기(集光器) 역할을 하는 우리 눈이 그렇게 밝은 빛을 감당할 수가 없기 때문이다. 우리 눈은 밝은 대낮에 망막에 생길 수도 있는 치명적인 손상을 막기 위해 무의식적으로 태양으로부터 먼 곳을 쳐다보도록 진화되었다. 지구상에서의 생존을 위해서 반드시 필요한 조건반사적 본능이다. 맑은 날의 하늘이 푸른색으로 느끼는 것은 그런 진화의 결과다.
태양이 지평선 근처에 있는 `일출'과 `일몰' 때의 햇빛은 우리가 직접 태양을 쳐다보아도 괜찮을 정도로 어둡다. 떠오르는 태양과 지는 태양은 누구나 맨눈으로 볼 수 있다는 뜻이다. 더욱이 대기의 볼록렌즈 역할 때문에 태양의 크기도 훨씬 크게 보인다. 일출과 일몰을 상징하는 거대한 붉은 태양을 볼 수 있는 것은 그런 이유 때문이다.
여명ㆍ황혼 빛도 반사광의 마술
■바이오&사이언스
찬란하게 빛나는 햇빛은 지구를 온통 살아 움직이게 해주는 원동력이다. 햇빛이 없으면 날씨도 변하지 않고 우리 자신을 포함한 어떤 생물도 존재할 수가 없다. 지구는 어떤 변화도 불가능한 완전히 죽은 상태가 된다. 우리가 지난 수백 년 동안 유용하게 활용해왔던 화석연료도 수억 년 전의 햇빛에 의해 만들어진 것이다.
햇빛은 태양에서 방출되는 전자기파 중에서 파장이 우리 눈으로 감지할 수 있는 가시광선 영역에 해당하는 부분을 말한다. 햇빛은 본래 무지개의 7가지 색깔이 고르게 섞여서 보이기 마련이다. 태양 표면의 온도가 6000도를 넘을 정도로 뜨겁기 때문이다. 빨갛게 달아오른 쇳덩어리를 더 뜨겁게 가열할 때 나오는 빛과 마찬가지라는 뜻이다.
그런데 우리 눈에 보이는 햇빛이 언제나 밝은 백색광으로 보이는 것은 아니다. 지구상에서는 햇빛도 끊임없이 변한다. 지구를 둘러싸고 있는 대기가 그런 변화를 만들어낸다. 우선 태양에서 쏟아져 들어온 햇빛이 지표면과 구름에서 반사되기도 한다. 그렇게 반사된 빛은 본래의 햇빛과는 전혀 다른 특성과 효과를 만들어낸다.
넓은 지역에서 반사된 빛은 그림자를 흐릿하고 덜 분명하게 만든다. 강렬한 조명등 때문에 생기는 무대 위의 그림자는 햇빛 때문에 만들어지는 그림자보다 훨씬 더 짙고 어둡다. 태양이 지평선 위로 모습을 드러내기 직전의 `여명(黎明)'이나 어스름하게 땅거미가 질 때의 `황혼(黃昏)'도 대부분 그런 반사광 때문이다. 비록 짧은 순간이기는 하지만 생명의 젖줄인 햇빛의 출현이나 퇴장을 예고하는 신비감이 수많은 문학가와 사진작가를 매혹시켰다.
대기가 햇빛이 비치는 방향만 변화시키는 것이 아니다. 햇빛을 산란시켜 흩어지게 만들기도 한다. 대기 중의 공기 분자나 미세 입자들이 만들어내는 기묘한 효과다. 햇빛의 산란 정도는 빛의 파장과 입자의 상대적인 크기에 따라 달라진다. 파장이 짧을수록 더 심하게 산란된다. 빛의 입장에서는 파장이 짧을수록 입자가 더 크게 느껴지기 때문이다.
그래서 파장이 짧은 푸른색 빛이 파장이 긴 붉은 색보다 더 심하게 산란된다. 결국 태양에서 먼 곳을 보면 푸른색이 더 강하게 느껴지고, 태양에서 가까운 곳을 보면 붉은색이 더 강하게 보인다. 지구를 둘러싸고 있는 대기가 햇빛의 색깔을 바꿔버리는 셈이다. 19세기 영국의 위대한 물리학자 레일리 경이 밝혀낸 과학적 사실이다.
지구의 둥근 모양이 그런 효과를 더욱 극대화시켜준다. 지평선 부근에서 비친 햇빛은 두꺼운 대기층을 통과하면서 더 심하게 산란되어 밝기가 줄어든다. 반대로 대기를 수직으로 뚫고 들어오는 한낮의 햇빛은 흩어지지 않기 때문에 훨씬 더 밝게 느껴진다.
한낮에 내려 쬐는 햇빛은 휘영청 떠오른 보름달보다 무려 5만배 이상 밝다. 아무도 그런 태양을 직접 쳐다볼 수가 없다. 용기가 없어서가 아니다. 아주 효율이 좋은 집광기(集光器) 역할을 하는 우리 눈이 그렇게 밝은 빛을 감당할 수가 없기 때문이다. 우리 눈은 밝은 대낮에 망막에 생길 수도 있는 치명적인 손상을 막기 위해 무의식적으로 태양으로부터 먼 곳을 쳐다보도록 진화되었다. 지구상에서의 생존을 위해서 반드시 필요한 조건반사적 본능이다. 맑은 날의 하늘이 푸른색으로 느끼는 것은 그런 진화의 결과다.
태양이 지평선 근처에 있는 `일출'과 `일몰' 때의 햇빛은 우리가 직접 태양을 쳐다보아도 괜찮을 정도로 어둡다. 떠오르는 태양과 지는 태양은 누구나 맨눈으로 볼 수 있다는 뜻이다. 더욱이 대기의 볼록렌즈 역할 때문에 태양의 크기도 훨씬 크게 보인다. 일출과 일몰을 상징하는 거대한 붉은 태양을 볼 수 있는 것은 그런 이유 때문이다.
