일출과 일몰 동안 태양의 다채로운 변화 뒤에 숨겨진 과학을 밝혀보세요

불덩어리인 태양은 너무나 밝게 빛나서 종종 우리의 눈을 부시게 합니다. 그러나 일출과 일몰 동안에는 빨간색으로 변한 다음 주황색과 보라색 하늘이 이어집니다. 이 현상 뒤에 숨은 과학을 탐구함으로써 우리는 태양이 왜 이러한 색을 나타내는지 더 깊이 탐구합니다.

먼저 우리가 색상을 어떻게 인식하는지 살펴보겠습니다. 태양으로부터 나오는 햇빛은 눈에 보이지 않는 파동의 형태로 대기를 통해 이동합니다. 우리가 일반적으로 백색광으로 보는 것은 실제로 각각 특정 파장으로 정의되는 다양한 색상의 혼합입니다. 예를 들어 파란색 빛은 파장이 짧고 빨간색 빛은 파장이 길다.

일출과 일몰 시 태양색의 변화는 레일리 산란(Rayleigh Scattering)에 의한 것으로 BBC가 보도한 바와 같이 19세기 영국의 물리학자 레일리 경(Lord Rayleigh)이 도입한 개념입니다. 햇빛은 더 먼 거리를 다루기 때문에 더 짧은 파장의 청색광이 더 멀리 확산되어 더 긴 파장의 노란색과 빨간색 빛이 더 잘 보이게 됩니다. 이 현상을 레일리 산란이라고 합니다.

레일리 산란은 햇빛이 태양을 떠난 후 지구 대기에 들어갈 때 어떻게 대기 먼지 입자와 상호 작용하여 빛의 산란을 초래하는지 설명합니다.

이 산란된 햇빛에는 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 진한 파란색, 보라색과 같은 다양한 색상이 포함되어 있으며 모두 인간의 눈으로 인식할 수 있습니다. 각 색상은 특정 파장과 연관되어 있으며, 보라색이 가장 짧은 파장이고 빨간색이 가장 긴 파장입니다.

햇빛은 공기의 여러 층에 있는 가스를 만날 때 산란되어 경로를 바꾸고 때로는 별개의 구성 요소로 쪼개집니다. 입자는 이 빛의 일부를 반사합니다. 일출이나 일몰 동안 햇빛은 특정 각도로 대기의 상층부에 닿아 흥미로운 과정을 이룹니다.

여기서 햇빛은 파란색 파장으로 분할되어 흡수되기보다는 반사됩니다. 온도가 낮아지면 파란색과 녹색 파장이 산란되고, 보라색과 파란색 광선은 파장이 짧아 눈에 덜 띄게 됩니다. 대조적으로, 주황색과 빨간색은 파장이 길어서 우리 눈에 더 잘 보입니다.

간단히 말해서, 일출과 일몰 동안 태양이 빨간색으로 보이는 이유는 햇빛에 포함된 대부분의 파란색 빛이 우리 시야 바깥으로 산란되어 우리가 보는 직사광선에 주로 빨간색 빛이 남기 때문입니다.