하늘이 파란 이유

[로하사랑나라사랑]

맑고 푸른 여름 하늘.

오늘은 흐렸지만 요 며칠 새 계속 하늘이 맑았는데요.

그런데 문득 의문이 생깁니다.

하늘은 대체 왜 파란 걸까요?

하늘이 파란 이유는 바로 빛의 산란과 관련되어 있습니다.

많은 분들이 아시다시피 빛은 파장에 따라 다양한 색으로 보이게 되는데요.

파장이 길면 빨간색으로

파장이 짧으면 파란색(보라색)으로 보이며

빨간색보다 더 긴 파장을 가진 빛은 적외선,

보라색보다 더 짧은 파장을 가진 빛은 자외선이라고 합니다.

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파장: 시간의 흐름이 정지된 상태에서 반복되는 모양을 주기적으로 보이는 파동을 관찰했을 때 마루와 마루 사이의 거리를 말한다. (두산백과)

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태양으로부터 오는 빛은 대기를 통과하게 되는데 대기에는 공기 및 수증기, 작은 먼지들이 존재합니다.

여기서 바로 하늘이 파란 이유가 나오는데요.

빛이 대기를 통과하면서 이런 미세한 입자들과 부딪쳐 산란을 하게 되는데 이 산란 현상은 파장이 짧으면 짧을수록 잘 일어난다고 합니다.

레일리 산란: 전자기파의 파장보다 입자의 크기가 매우 작을 경우 전자기파가 입자와 부딪힐 때 전방위로 확산하는 현상.

즉, 파란색의 경우 하늘에서 많이 산란되어 사방에서 빛이 들어오고 빨간색은 그다지 산란을 하지 않고 바로 눈으로 들어오기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 것입니다.

그렇다면 보라색이 파란색보다 더 파장이 짧을 텐데 왜 하늘은 보라색이 아닐까요?

그것은 애초에 태양에서 입사되는 빛 중 보라색 계열이 파란색에 비해 매우 적기 때문에 보라색은 거의 안 보이고 파란색만 보이는 것이라고 합니다.

저녁노을이 붉은 이유는 무엇일까요?

노을이 질 때는 빛이 평소보다 더 먼 거리를 통과하여야 하게 되고, 그렇게 될 경우 파란색은 이미 저 멀리에서 산란되어 사라지고 붉은색은 우리 눈에 들어올 만큼 충분히 산란되어 들어오기 때문에 노을이 질 때는 하늘이 붉게 보이는 것입니다.

또 다른 의문이 듭니다.
태양은 어떻게 빛을
발생시킬 수 있을까요?

그렇다면 이렇게 하늘을 파랗게 해주는 근본적인 원인인 태양빛은 어떻게 발생하는 것일까요?

태양이 빛을 내는 이유는 핵융합과 관련이 되어있습니다.

태양은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있는데요.

가벼운 원자들은 서로 결합해서 안정적인 무거운 원자로 되려는 성질을 가지고 있습니다.

그렇기 때문에 양성자 하나로만 이루어진 수소는 결합하여 양성자 2개와 중성자 2개로 이루어진 헬륨으로 변하려고 하며 이것을 핵융합이라고 합니다.

간단한 핵융합 모식도로 실제 태양에서 일어나는 핵융합과는 차이가 있습니다.

양성자, 중성자: 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 (+)전하를 가지고, 전자는 (-)전하를 가져 서로 끌어당기는 인력(전자기력)이 발생하여 결합해있습니다.
원자핵은 다시 양성자와 중성자로 나뉘며 양성자는 (+)전하를 가지고 있고, 중성자는 전하를 가지고 있지 않습니다.

(글을 쓰면서 든 생각인데 수소핵은 양성자 하나로 이루어져 있고, 헬륨핵은 양성자 두개와 중성자 두개로 이루어져 있는데 수소핵과 수소핵이 결합해서 헬륨핵이 되면 중성자는 어디서 나오는거죠...? 대충 찾아보니깐 베타붕괴를 하면서 중성자가 생긴다고 하는 것 같기는 한데.... 제가 물리나 천문, 원자력을 전공한 것이 아니라 그것까지는 모르겠네요;;)

어쨌든!!

이렇게 핵융합을 하면 원소가 안정되기 때문에 더 가벼워지게 됩니다.

다시 말하면 수소원자 4개(또는 중수소 2개)의 무게보다 헬륨원자 하나의 무게가 더 가벼운 것인데요.

그럼 이 질량은 어디로 가게 된 걸까요?

바로바로 여기서 가장 유명한 그 공식!!

E=mc^2

이 쓰이게 됩니다.

'에너지는 질량 곱하기 빛의 속도의 제곱'

사라진 질량만큼 에너지로 변환되는 것인데요.

공식에서 보듯이 빛의 속도의 제곱이 곱해지기 때문에 매우 작은 질량이 사라져도 어마어마한 에너지로 변하게 됩니다.

그리고 그 에너지가 바로 태양빛이 되는 것이죠!

다시 의문이 듭니다.
그럼 아린님은
어떻게 그리 빛나는 것일까요?

정말 눈이 부시게 빛나는 아린님.

아린님이 빛나는 이유도 핵융합 반응 때문일까요?

당연히 그렇지는 않습니다.

만약 아린님이 빛나는 이유가 핵융합 때문이라면 지금쯤 대한민국은 지도상에서 사라져있었을테니깐요.

아린님이 눈부시게 빛나는 이유는 바로 동공의 반응 때문입니다.

동공은 안구로 들어오는 빛의 양을 조절하는데요.

어두울 때는 동공이 확장되어 더 많은 빛을 받아들이고, 밝을 때는 동공이 축소되어 빛을 조금만 받아들이게 됩니다.

(낮과 밤의 고양이 눈을 생각하시면 돼요!)

그런데 이 동공이 밝고 어두울 때뿐만 아니라 좋아하는 사람을 볼 때도 확대가 된다고 합니다.

사람은 좋아하는 사람을 볼 때 그 사람을 더 자세히 보고 머릿속에 남기고 싶어 하기 때문에 동공이 확대되는 것이라고 하는데요.

그렇기 때문에 아린님을 본 순간 동공이 확장되고, 순간적으로 더 많은 빛을 받아들이기 때문에 더 밝게 느껴지고 빛이 난다고 느껴지는 것입니다.

이것이 바로 아린님과 네이처 멤버들을 볼 때 눈부신 이유!

'눈부시게 아름답다'라는 표현은 단순한 주접(?)이 아니라 이렇게 과학적인 원리가 숨어있던 것입니다.

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이상으로 하늘이 파란이유를 알아보았는데요.

재미있으셨나요? 재미없으셨다면 어쩔 수 없지만... 다음에는 더 흥미로운 내용으로 찾아올 수 있도록 할께요...!

네이처 카페에 이렇게 긴 글을 쓰는 것도 처음인 것 같은데, 저도 이 글을 쓰려고 자료를 찾으면서 정확히 모르던 부분도 더 자세히 알 수 있게 되어서 흥미로운 시간이 되었던 것 같습니다 ㅎㅎ

[루팡]

후후 난 사실 중간쯤에 '태양은 어떻게 빛을 발생시킬수 있을까?'라고 나오는 순간 선샤인으로 마무리 될 거란걸 예상했지! 하지만 매우 좋은 글이므로 칭찬드리고 감 :)

[로하사랑나라사랑]

헛ㅋㅋㅋㅋㅋ 자연스럽게 빌드업해봤는데 이리 쉽게 간파될줄은 몰랐네요.
칭찬 감사합니다 ㅎㅎ

[백곰제트]

네이처 덕질을 하다가 어느새 네이처 학술지에 이름을 올릴 날이 올지도 모르겠네요 ㅎㅎㅎㅎ

[로하사랑나라사랑]

사실 네이처의 예쁨에 대해 논문을 쓰면 네이처학술지뿐 아니라 노벨 물리/화학/의학/평화상 다 수상이 가능하긴 하죠. 헷
(네소통님피셜!!)

[네이처역장]

굿굿ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ