바다도 물이고 구름도 물인데 왜 색이 다른가요?

Question

바다와 구름 모두 물로 이루어져 있는데, 바다는 파란색 빛이 반사되어 눈에 들어오고 구름은 흰색 빛이 반사되어 눈에 들어오는데 왜 똑같은 물에서 다른 파장의 색이 반사가 되나요? 그리고 비슷한 원리의 다른 예도 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 전승훈 과학전문가입니다.

하늘과 바다가 파랗게 보이는 것은 빛의 산란 때문입니다.

태양에서부터 지구로 들어오는 빛은 대기층을 지나게 되는데, 이때 대기를 구성하고 있는 산소와 수소, 질소 등 기체 분자와 부딪치면서 다양한 색깔로 분산되는데요.

가시광선 중 파장이 긴 빨간색 계열은 대기층을 통과하지만 파장이 짧은 파란색 계열은 대기층에서 기체분자에 흡수되었다가 전방위로 방출되면서 산란되어 퍼지기 때문에 하늘이 파랗게 보입니다.

그러나 지평선에 가까워지면서 파란색은 점점 약해지는데, 그 이유는 지평선에 도달하면서 더 많은 대기를 투과해야하므로 더 많은 산란과정을 거치게 되고 눈까지 도달하는 푸른색의 일부분이 소실되기 때문에 지평선에 가까워질수록 흰색에 가깝게 옅어집니다.

바닷물이 파란색인 이유도 같은 원리로, 빛이 바닷물을 통과할때 긴 붉은 계열이 먼저 흡수되고 파란 계열이 늦게 흡수되기 때문에 파란색을 띠는 것이지요.

참고로 바다로 깊게 들어갈수록 검게 보이는 것은 빛이 모두 흡수되었기 때문이며, 얕은 바닷물이 초록빛을 띠는 것은 바다 속 모래색이 파란 빛과 섞여서 보이기 때문입니다.

그렇다면 하늘에 있는 구름의 색은 왜 하얀색일까요?

40나노미터 급의 공기분자나 클로이드 에어로졸 등은 빛의 파장보다 낮으므로 다르게 투과 또는 산란되며 컬러에 영향을 받습니다.

그러나 공기중에서 구름을 구성하는 water ice는 빛의 파장보다 훨씬 큽니다. (90~100나노미터)

이런 경우에는 파장의 길이에 영향을 거의 받지 않고 모든 빛 성분이 반사됩니다. 이를 미 산란(Mie Scattering)이라고 하며 하얀색으로 산란됩니다. 이런 이유로 구름은 일반적으로 하얀색을 띠게 되고 아주 두터운 먹구름은 그림자를 드리우기에 진한 회색으로 보입니다.

Answer 2

바다와 구름이 물로 이루어져 있어도, 빛의 반사와 산란 현상에 따라 색이 다르게 나타납니다. 바다의 경우, 파란색 빛은 물 분자와 상호작용하여 반사되는 경향이 있기 때문에 파란색으로 보이게 됩니다. 반면, 구름은 물방울이나 얼음 결정 등이 빛을 산란시켜 전체적으로 흰색으로 보이게 됩니다. 이와 유사한 예시로는 빛이 산란되어 빨간색으로 보이는 일몰이나 빛이 파랗게 보이는 황금빛으로 물든 가을 단풍이 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

구름은 작은 알갱이의 물방울 또는 얼음조각으로 이루어져있기때문입니다.

물 알갱이가 매우 작게 존재하면 빛의 산란과 반사, 굴절이 극대화 되기때문에 흰색으로 보입니다.

마치 가습기에서 나오는 수증기가 하얀색을 띠는것과 같습니다.

감사합니다.

Answer 4

구름이 흰색으로 보이는 이유는 구름을 이루는 물방울과 얼음 입자가 빛을 산란시키기 때문입니다.

하지만 먹구름은 검습니다.

곧 비가 내릴 먹구름이 검은 이유는 물방울이 커지기 때문입니다.

물방울이 커지면 빛을 반사하는 양보다 흡수하는 양이 더 커지게 됩니다.

반사하는 빛의 양이 적으니 검은색으로 보이게 됩니다.

따라서 구름의 색은 빛과 관련이 많습니다.

Answer 5

안녕하세요. 백대균 과학전문가입니다.

빛이 바다에 닿는 순간 파장이 긴 붉은 계열 색들은 물에 금방 흡수되고, 반대로 파장이 짧은 푸른 계열 색들은 바닷물을 통과하게 됩니다. 통과한 빛은 바다의 물 분자에 부딪혀 다시 사방으로 흩어지게 되는데, 이를 ‘빛의 산란’이라고 합니다. 바닷물을 통과한 푸른 계열 빛만 남아 산란하기 때문에 우리 눈에는 바다가 시원한 파란색으로 보이는 것입니다.

구름은 일반 물건처럼 빛이 비춰지고 구름의 물방울이 반사한 색깔입니다. 파장의 길이에 따른 흡수 및 반사가 발생하지 않고 우리가 일반 물체를 보는 것과 똑같습니다.

하늘과 바다가 파랗게 보이는 것을 빛의 산란이라고 하는데, 하늘은 공기가 빛을 산란시키는 현상입니다. 그러나 일반 물건에 빛이 비치면 산란은 일어나지 않고, 반사만되고 그 색깔을 우리 눈으로 봅니다.

Answer 6

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다

우리 눈에 보이는 색은 물체가 어느 파장을 반사해서 우리 눈에 들어오는지에 따라 색이 바뀝니다.

같은물이라도 바다는 파랗고 구름은 하얀 이유는 이때문 입니다

그리고 예를 들면 같은 바다라도 밤바다는 검고 어둡습니다