매미는 왜 밤에 더 크게 우나요?

[톡톡 튀는 과학상식]낮과 밤, 지표면과 하늘의 기온차 때문

여름 막바지, 여름 한철을 위해 수년간 땅속에서 기다린 매미들이 가는 여름을 붙잡기 위해 쉴새없이 울고 있다.

과거에는 '매미'라고 하면 곤충채집, 한여름의 교향곡 등의 단어가 연상됐지만, 최근 들어 도심에서는 소음의 대명사가 됐다. 특히 밤낮을 가리지 않고 우는 매미 때문에 수면부족 등을 하소연하는 사람들도 자주 보인다.

주변에서 흔히 보는 참매미와 말매미의 울음소리는 70∼90데시벨(dB)로 공사장에서 나는 소음과 비슷한 크기다. 일상에 지장을 주기에 충분하다. 게다가 매미 울음소리는 사람의 귀가 민감하게 반응하는 주파수 대역인 3500Hz 부근(2500~5500Hz)에 걸쳐 있어서 더 잘 들린다.

특히 매미 울음소리는 유독 밤에 더 잘 들린다. 물론 밤이 낮보다 주변 소음이 적어서일수도 있지만, 여름밤 공기의 온도도 한 몫 한다.

낮에는 지표면이 달궈지면서 뜨거운 공기가 지표면에 있고 높이 올라갈수록 공기가 상대적으로 차갑다. 반대로 밤에는 땅 부분이 먼저 식으면서 지표 근처의 공기 온도도 내려간다. 낮과는 달리 뜨거운 공기가 위에, 차가운 공기가 아래에 있는 것.

소리는 차가운 공기에서 속도가 상대적으로 느리다. 즉 낮에는 지표면의 공기가 더 뜨겁기 때문에 매미 울음소리가 하늘을 향해 빠르게 퍼져 나가는 반면, 밤에는 소리가 멀리 퍼지지 못하고 지표면을 향해 다시 굴절된다. 즉 밤에는 소리가 지상으로 퍼지기 때문에 매미 울음소리가 더 크고 잘 들리는 것이다.