가을 하늘이 더 파란 이유

[톡톡튀는 과학상식]'빛의 산란' 때문...노을도 같은 효과

올 여름, 유독 무더위가 기승을 부리면서 여름이 길 것 같았는데 어느새 가을이 성큼 다가왔다. 아침저녁으로는 선선한 바람과 낮은 기온이 '열대야'라는 단어를 잊게 만들고 있다.

가을이라면 무엇보다 '높고 파란 하늘'을 빼놓을 수 없다. 애국가 가사에까지 등장할 만큼 가을 하늘은 다른 계절에 비해 유독 높고 파랗다. 왜 그럴까.

과학자들은 하늘이 푸른 이유를 '빛의 산란'이라는 이론으로 설명한다. 태양빛(우리 눈에는 빨주노초파남보의 대표적 색만 인식된다)이 대기를 질서 있게 통과하다가 공기 중에 포함돼 있는 수증기 또는 먼지 등에 부딪치고 다시 방출되는 과정에서 빛의 산란이 이루어진다.

이 과정에서 파장이 상대적으로 짧은 자외선 근처에 있는 보라색과 파란색은 보다 심하게 산란이 된다. 즉 태양빛이 대기를 통과하면서 산소, 질소, 수증기, 먼지 등에 의해 산란되는데, 보라색과 파란색은 더 많은 보라색과 파란색으로 산란이 일어난다는 설명이다. 그 중 보라색은 우리 눈에 자극적이지 않기 때문에 우리는 파란색을 주로 인식해 하늘이 푸른빛으로 보이는 것이다.

가을 하늘이 다른 계절보다 더 파랗게 보이는 이유는 대기가 건조하고 깨끗하기 때문이다. 대기중에 수증기나 먼지 등이 적기 때문에 상대적으로 산란이 잘되는 파란색이 더 잘 보이기 때문에 가을 하늘이 더 파랗게 보이는 것이다.

저녁노을 역시 '빛의 산란' 효과 때문이다. 해가 질 무렵에는 태양이 지구에 도달하는 거리가 멀어진다. 때문에 산란이 심한 파란색은 대기권에 들어온 초기에 대부분 산란돼 지면에 도달하지 못한다. 대신 산란이 상대적으로 적은 붉은 계통의 빛만 지면에 도달하게 된다. 그래서 태양이 질 때(뜰 때도 마찬가지)는 아름다운 붉은 노을을 만들어 내는 것이다.