바다도 물이고 구름도 물인데 왜 색이 다른가요?
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.
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