하늘의 색이 파랗게 보이는건 왜일까요?

Question

하늘을 보고 있으면 파랗게 보입니다. 하늘은 그냥 대기권으로 색을 띄지 않는데 파랗게 보이는건 어떻게 과학적으로 설명이 가능할까요?

Answer 1

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

지구에는 여러가지 가시광선이 들어오게 됩니다. 그 중 파란색은 다른 색에 비해 파장이 짧은 특징이 있는데, 바로 이러한 특징 때문에 대기에서 산란되어 우리 눈에는 하늘이 푸르게 보이는 것 입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

하늘이 파란색으로 보이는 이유는 지구에 들어오는 가시광선중 파장이 긴 다른 색은 대기를 뚫고 지표에 도달하지만 파장이 짧은 파란색은 대기에서 산란되어 하늘이 푸르게 보이는 것입니다

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

하늘이 파랗게 보이는 이유는 '레이리 흩어짐' 현상 때문입니다. 레이리 흩어짐은 빛의 파장이 공기 분자와 상호 작용하여 흩어지는 현상을 말합니다.

태양에서 나온 빛은 여러 가지 색깔로 이루어져 있습니다. 하지만, 공기 분자는 파란색 빛의 파장을 더 많이 흡수하고, 빨간색 빛의 파장을 덜 흡수합니다. 따라서, 태양에서 나온 빛이 지구 대기권으로 들어오면 파란색 빛이 더 많이 흩어져서 공기 분자 주변에 파란색 빛이 많이 나타나게 됩니다. 이렇게 흩어진 파란색 빛이 눈에 들어오면, 우리는 하늘을 파랗게 보게 됩니다.

그러나, 일몰이나 일출 시에는 태양이 지평선 밑으로 내려가면서 빛이 지구 대기권을 통과하면서 파란색 빛이 덜 흩어지고, 빨간색 빛이 더 많이 흩어지기 때문에, 하늘이 빨갛게 물들게 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

제가 몇가지 논문과 글을 읽었는데

석양이 지는 시간대에도 파란 하늘을 볼 수 있는 이유가 기존의 Rayleigh scattering 학설로 설명이 어려워

오존때문에 그런 것이라고 학계에서 받아드려진 것으로 알고 있습니다.

그렇다면 평소에 하늘의 색이 파란이유도 오존때문에 그런 것으로 바뀌어도 이상하지 않을 것 같은데 오존가설이 아니라 Rayleigh scattering 학설을 그대로 사용하는 이유가 무엇인가요?

●오존층은 성층권의 아주 좁은 영역에 집중적으로 분포하는데 산란현상은 공기밀도가 높은 대류권에서 일어납니다.

Rayleigh scattering이 일어나게하는 입자는 주로 산소와 질소입니다. 이들 기체가 대기의 전부라해도 과언이 이니죠. Rayleigh scattering은 가시광선 영역에서 파장이 짧을수록 잘 일어난다는 것으로 산소, 질소 분자의 전자적 공명현상입니다. 분자가 빛을 흡수하여 전자가 들뜬 상태가 되었다가 곧바로 같은 파장의 빛을 재방출, 즉 산란시키는 현상입니다. 또한 빛이 산란전의 진행방향의 직각방향으로 가장 산란 강도가 높죠. 이 때문에 낮에 [태양에서 먼] 하늘일수록 파랗고 저녁에 [태양 근처]의 하늘이 붉은 이유입니다.

오존의 공명영역은 주로 자외선이고 자외선을 흡수하면서 산소 분자, 원자로 쪼개지기에 자외선을 재방출하지 않습니다. 내가 최신 논문을 읽어 보진 않았지만 오존가설은 처음 듣는 얘기입니다.

또한, Rayleigh scattering 학설에 따르면 1)석양이 지지 않는 시간 대에도 먼 하늘에 붉은 하늘을 볼 수 있어야 하고

●먼하늘이란 어디를 말하는지 모르겠으나, 낮에 [태양에서 먼] 곳일수록 파랑색 산란이 잘 일어나므로 오히려 더 파랗습니다.

2)구름의 색도 구름이 있는 고도에 따라 하얀색이 아닌 다른 색의 구름도 관측되어야 하고 3)비가 온 후 맑아진 하늘보다 대기 중에 수증기와 먼지가 많은 하늘이 파란 파장의 산란이 더 활발하게 일어나 하늘이 더 파랗게 관측되어야 할 것 같은데 그렇지 않은 이유가 궁금합니다!

●Rayleigh scattering은 입자의 크기가 매우 작을 때 발생하는데, 광자 하나가 산소, 질소 분자 하나와의 상호작용 효과입니다. 구름은 물분자가 수억, 수조 개 모인 물방울이나 얼음조각에과의 상호작용이라 파장에 관계없이 모두 무작위 방향의 산란, 즉 반사 시킵니다. 따라서 구름에 Rayleigh scattering을 적용하면 안됩니다.마찬가지로 공기주의 먼지나 안개입자도 매우 큰 입자여서 파장에 무관한 단순한 흡수, 반사현상입니다.

마지막으로, 이미 학계에서 오존때문에 그렇다고 일부 인정하였지만 4)석양이 지는 하늘의 색이 온통 붉은 색이아닌 태양으로부터 멀어질수록 파란색으로 보이는 이유도 Rayleigh scattering 학설로 어떻게 설명이 가능한지 궁금합니다! 태양으로부터 멀어질 수록 오히려 붉은 하늘이 되어야 할 것 같아서요!

●Rayleigh scattering의 핵심은

1.가시광선 영역에서 일어나고 입자의 크기가 분자수준의 크기에서 일어난다.

2.빛의 파장이 짧을수록 잘 일어난다.

3.산란과정에 빛에너지의 흡수는 없다.

4.산란방향은 빛이 진행하는 직각방향으로 가장 강하다(태양에서 먼하늘은 파랗다)

5.빛이 통과하는 대기가 두꺼울수록 나에게 오는 빛 중에 산란 잘 되는 빛은 옆으로 빠져나가고 산란 잘 인되는 빛, 즉 파장이 긴 붉은색빛이 살아 남는다.(저녁노을)

Answer 5

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다

하늘이 파란 이유는 빛의 산란 현상 때문입니다.

가시광선은 대기를 통과 하면서 산란을 하게 됩니다.

대기의 산란정도는 빛의 파장에 따라 달라집니다.

파장이 짧을수록 강하게 산란이 일어나며 지표에 가장 많이 도달하게 됩니다.

따라서 파장이 짧은 파란색으로 보이는 것입니다.

Answer 6

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

다른 계절보다 가을 하늘이 유난히 더 파란 데는 이유가 있다. 바로 '빛의 산란' 때문이다. 햇빛을 프리즘에 통과시키면 빨간색부터 보라색까지 가시광선 영역의 색을 볼 수 있다. 태양빛은 공기중에 떠다니는 산소와 수소·질소·수증기까지 미세한 입자와 부딪혀 사방으로 빛을 퍼뜨린다

Answer 7

안녕하세요. 아하(Aha) 과학분야 답변자 배병제입니다.

하늘이 파란 이유는 빛의 산란 때문입니다. 태양빛이 대기 중의 질소와 산소 분자와 부딪히면 산란됩니다. 파란색은 다른 색깔의 빛보다 파장이 짧기 때문에 더 많이 산란됩니다. 따라서 우리가 하늘을 볼 때 파란색이 더 많이 보이게 됩니다.

새벽이나 저녁에는 태양빛이 대기를 더 많이 통과해야 하기 때문에 파란색 빛이 더 많이 산란되어 지구에 도달하지 못합니다. 따라서 새벽이나 저녁에는 하늘이 붉게 보입니다.

저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다.

Answer 8

안녕하세요. 이조은 과학전문가입니다.

색이 보이는 것은 빛의 반사현상 때문인데요. 물체가 빛을 반사하면 그 색이 우리 눈에 반영되는거에요. 하늘엔 질소가 70%이상 있는데 질소원소는 빛을 받으면 파란색을 반사합니다. 그래서 하늘이 그렇게 보이는 거에요.

Answer 9

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

하늘이 푸른색인 이유는 태양빛이 우리 지구의 대기를 통과하고 산란되고 남은 빛이 푸른색이고, 우리눈에 들어오기 때문입니다.

쉽게말해 공기중의 분자나 원자들에 빛이 부딪혀 꺾이고 휘는 등의 현상을 통해 여러 빛 에너지를 소실하는것입니다.

Answer 10

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

보라색 빛이 대기를 통과하기에는 지구의 대기가 너무 두껍습니다. 보라색은 우리 눈에 도달하기도 전에 산란되어 눈에 보이지 않는 것입니다. 그래서 하늘은보라색 대신 그 다음으로 파장이 짧은 파란색으로 보입니다. + 산란이란 어떤 매질을 직선 경로로 통과하는 빛, 소리, 움직이는 입자 등의 복사가 하나 이상의 국부적 불균일성에 의해 경로를 벗어나는 현상입니다. 그냥 대충 보라색은 우리 눈에 보이기 전에 불균일성으로 우리 눈으로 오는 경로를 벗어난겁니다

Answer 11

안녕하세요. 박형진 과학전문가입니다.

사실 가장 많이 흩어지는 색깔은 보라색이지만 우리 눈은 보라색보다 파란색에 더 민감합니다.

이때 파장이 짧은 것은 자외선, 파장이 긴 것은 적외선입니다.

.따라서 짧은 거리에서 우세하게 산란하는 청색광이 사방으로 퍼져 우리 눈을 향하여 들어오므로 하늘이 파랗게 보이는 것입니다.

감사합니다