하늘은 왜 파란색일까?

출처 : 픽사베이

가을 하늘은 높고 파랗다. 아이들의 크레파스를 보면 하늘색이라는 색깔까지 있다. 왜 하늘은 파란색일까? 그리고 가을에는 왜 더욱 높고 파랗게 보이는 걸까?

하늘이 파란색인 이유는 대기를 구성하는 기체 분자 때문

대기란, 지구 주위를 대체로 일정하게 둘러싸고 있는 기체층을 말한다. 태양은 빛과 열을 발산하는데 물체에 반사되어 우리 눈에 보이는 빛을 가시광선이라고 부른다. 가시광선은 파도같이 출렁이는 모양의 파동이 있는데, 출렁이는 길이의 정도인 파장의 길이가 긴 것이 있고 짧은 것이 있다. 긴 것은 대표적으로 빨간색 계통이고 짧은 것은 파란색 계통이다. 파장이 길면 공기에 민감한 정도가 적어 지면에 흡수가 되기 쉽다. 파동이 짧으면 흡수되기 전에 공기질을 만나 부딪히며 산란현상이 일어난다. 산란 현상이란, 빛이 장애물을 만나 흩뜨려지는 과정이다.
태양으로부터 오는 가시광선이 지구에 오기 전에 지구의 공기(대기)를 만나게 된다. 대기 중에는 질소, 산소, 수증기 등 많은 물질들이 있는데 빛이 이 물질과 만나게 되는 것이다. 파장이 긴 빨간색은 적당히 부딪히면서 곧 지구까지 도달되어 흡수되지만, 파장이 짧은 파란색은 대기 중의 물질과 수없이 부딪히면서 산란하게 되고 결국 우리 눈에 보이게 되는 것이다. 그래서 하늘이 파란색으로 보이게 된다.

바다는 왜 파란색일까?

바다도 같은 이치다. 빨간색은 먼저 통과하고 파란 가시광선은 바닷물과 부딪혀 산란되어 파란색으로 보이는 것이다. 깊은 바다로 가면 모두 흡수되어 어두워지는 것은 빛이 모두 흡수되었기 때문이다. 참고로 욕조나 얕은 바다 속이 초록빛처럼 보이는 것은 욕조의 색이나 얕은 바다의 모래 색깔과 파란색이 섞여서 보이기 때문이다.

그렇다면 해 질 무렵 하늘이 붉은 이유는?

동이 뜰 무렵이나 해가 질 무렵에는 하늘이 붉은색을 띤다. 이는 태양과 지구의 거리가 길어지면서 파장이 짧은 파란색 계열은 대기 중의 물질과 부딪혀 이미 산란되어 버리고 빨간색 계통의 긴 파장의 가시광선이 조금 더 깊숙이 들어와 우리 눈에 보이기 때문이다.

가을에 하늘이 더 파랗게 보이는 이유는?

대기 중에 습도의 영향 때문이다. 봄이나 가을은 여름보다 상대적으로 건조하여 공기 중의 수증기가 더 적다. 공기 중에 물 입자가 많으면 마치 거울처럼 빛이 반사가 되면서 뿌옇게 보이게 된다. 실물보다 물에 비친 모습이 더 뿌옇게 보이는 것과 같은 이치다. 가을에는 건조하여 공기 중의 물 입자가 적어 상대적으로 더 파랗게 보이는 것이다.
우주에서는 대기가 없으므로 빛이 산란되지 않는다. 그래서 빈 우주는 검은색으로 보인다.즉, 빛이 없는 것이 아니라 대기가 없어서 검게 보인다.

높고 푸른 가을 하늘을 보면 마음이 행복해진다. 그 어떤 명화보다도 기분을 좋게 만들어준다. 게다가 하늘을 보는 것은 무료다. 요즘같은 맑은 가을 하늘을 만끽하기를 바란다.