하늘이 파란 이유






빛의 크기는?

빛의 크기를 정하는 정확한 개념은 없지만 근사적으로는 빛의 파장(wavelength)을 이용합니다. 파장이란 한 번 진동하여 원래의 위상으로 돌아올 때까지 파동이 진행한 거리를 말합니다.
가시광선 중 빨간색 빛은 파장은 가장 길어서 약 750nm이고, 보라색 빛은 파장이 가장 짧아서 약 380nm정도입니다.

공기의 밀도가 가장 높은 지표면 근처에서는, 파란색 빛이 한 파장 거리를 지나가는 동안 공기 분자 약 150개 정도를 지나갑니다.

빛의 산란 현상

빛의 산란은 빛이 물질 속에서 휘어지는 현상입니다. 굴절률은 물질의 밀도에 의해서 변화합니다.
기체 속에서는 분자의 자유로운 운동에 의해, 전체로는 거의 균일하여도 미시적인 밀도는 심하게 흔들립니다. 그 결과 굴절률도 변화하며, 그 영향은 작은 파장일 수록 큽니다.

큰 타이어를 장착한 자동차는 바닥의 요철에도 심하게 흔들리지 않습니다. 마찬가지로 파장이 큰 빛일수록 공기 밀도의 변화에 민감한 정도가 작습니다. 반대로, 작은 타이어를 장착한 자동차는 바닥의 요철을 따라서 진동을 만들어 냅니다. 이것이, 파장이 작은 빛일수록 더 많이 산란되는 이유입니다.

해가 지면서 태양이 지표면을 비스듬하게 비추고 있습니다. 이렇게 비스듬히 빛이 들어오면서 파장이 짧은 파란색의 빛들은 산란되어 사방 팔방으로 빠져나가 버립니다. 결국 빨간색과 같이 파장이 긴 빛 만이 살아 남아 노을로 보입니다.