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 방향을 바꾸는 현상입니다. 대기 중에서 빛의 산란은 공기 분자에 의해 일어납니다.
자동차 타이어를 빛에, 도로의 요철을 공기 분자에 비유해 봅시다.
큰 타이어를 장착한 자동차는 바닥의 요철에도 심하게 흔들리지 않습니다. 마찬가지로 파장이 긴 빛일수록 공기 밀도의 변화에 민감한 정도가 작습니다. 반대로, 작은 타이어를 장착한 자동차는 바닥의 요철을 따라서 진동을 만들어 냅니다. 이것이, 파장이 짧은 빛일수록 더 많이 산란되는 이유입니다.

해가 지면서 태양이 지표면을 비스듬하게 비추고 있습니다. 파장이 짧은 파란색의 빛들은 대기권을 길게 통과하면서 산란되어 사방 팔방으로 빠져나가 버립니다. 결국, 빨간색 처럼 상대적으로 파장이 긴 빛이 남아서 노을로 보입니다.