무지개는 비가 온 뒤 태양의 반대편에서 나타나. 그러니 무지개를 보려면 태양을 등지고 서야 하겠지? 비가 오다 막 개었을 때는 공기 중에 물방울이 많이 남아 있어. 햇빛이 물방울 속으로 들어가면, 들어가는 순간 한 번 굴절되고 물방울의 뒷면에서 반사되어 나오면서 한 번 더 굴절돼.
◇일곱 빛깔 무지개가 생기는 이유?
햇빛은 자외선, 가시광선, 적외선으로 이루어져 있어. 다 익숙한 이름들이지? 자외선은 오존층이 흡수하는 해로운 광선이고 적외선은 열에너지를 가진 광선이라는 것, 또 가시광선은 우리 눈에 보이는 광선이란 건 이미 알 거야.
이 가시광선에는 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라 등 일곱 가지 색이 있어. 이 중 가장 파장이 긴 건 빨강이고, 보라색 쪽으로 갈수록 파장이 짧아. 햇빛이 물방울을 만나면 굴절이 되는데, 파장이 긴 색깔은 조금 꺾이고 파장이 짧은 색깔은 많이 꺾여. 색깔마다 굴절 각도가 다르기 때문에 무지개가 일곱 가지 색깔로 아름답게 펼쳐지는 거야. 이렇게 빛이 여러 가지 색깔로 나뉘는 걸 빛의 분산이라고 해.
물방울이 없어도 프리즘이라는 기구를 사용하면 햇빛이 굴절되어 일곱 가지 색으로 분산되는 걸 볼 수 있단다.
◇하늘이 파란 이유는 무엇일까?
무지개가 햇빛의 굴절과 반사에 의해서 생긴 것이라면, 하늘의 파란색은 햇빛이 물체와 부딪쳐서 흩어지는 산란에 의해서 생긴 거야. 햇빛이 대기를 통과할 때 산소나 질소 같은 공기 입자에 부딪히는데 이런 것은 눈에 보이지 않을 정도로 아주 작은 입자여서 파장이 긴 색깔은 그냥 통과하는 경우가 많아. 하지만 파장이 짧은 색깔은 작은 입자에 부딪히며 산란이 일어나지.
파장이란 파도처럼 위아래로 움직이며 나아가는 것의 간격이야. 파장이 짧으면 좁은 간격으로 위아래로 막 움직이며 가니까 작은 입자와도 자주 부딪치는 거지. 이렇게 파장이 짧은 보라나 파랑이 많이 산란해서 하늘이 파랗게 보이는 거야. 그렇지만 우리 눈은 보라색보다 파랑에 더 민감하고 파랑을 더 잘 받아들여서 하늘이 보라색으로 보이지는 않아.
그리고 하늘이 파랗지 않고 희뿌옇게 보이는 건, 대기 중에 물방울이나 먼지 같은 입자가 큰 것들이 많이 떠 있기 때문이야. 햇빛이 입자가 큰 물질에 부딪히면 여러 색이 다 산란하고 색깔이 섞여서 하얗게 보이는 거지.
◇햇무리와 달무리
무리는 빛 주위에 생긴 둥근 테두리를 말해. 햇무리와 달무리는 무지개의 일종이라 원리도 같아. 햇무리는 햇빛이, 달무리는 달빛이 대기 중에 떠 있는 물방울이나 작은 얼음 알갱이를 통과하면서 반사되고 꺾여서 만들어지지. 그리고 햇무리와 달무리는 비 오는 날처럼 공기 중에 수증기가 많이 있을 때 생긴단다.
※연재를 마칩니다.
하늘을나는교실 제공 | '초등학생이 가장 궁금해하는 과학 이야기 30' 시리즈 중 날씨 이야기(노하선 글·우디 크리에이티브스 그림)
