하늘이 파랗게 보이는 이유는???

 

대단히 작은 입자에 대해서는 푸르게 보이며 그 색이 입자의 크기에 달려 있는 것을
Tyndall이 처음 실험적으로 연구하였다.

그의 이름을 연관시켜 가끔 Tyndall현상이라 한다. 

 

(나도 엉터리같은 이론을 하나 만들어서, ungturri 현상이라고 칭할까 하는데..)

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지구의 대기에는 아주 많은 기체 분자가 있읍니다.

그중에 대부분을 차지하는 질소와 산소 분자는 전자기파 스펙트럼 중 자외선 같이 높은 고유진동수를 가진 매우 작은 공명자역할을 하기 때문입니다.
(원자가 자신에게 비추어진 빛을 재방출하는 것처럼 매우 작은 입자도 마찬가지입니다.)

 

태양으로부터 오는 전자기파(태양광선)는 대기의 질소와 산소와 같은 분자에 부딪치면 여러 방향으로 흩어지는데,

이를 산란이라고 합니다.

달리 표현하면 질소와 산소에 입사된 자외선이 사방으로 재방출된다는 것입니다.

(산란 효과로 인하여 지표에 도달하는 태양복사 에너지량은 감소합니다. )

태양광선 중에 가시 광선의 파장은 기체분자의 반경보다도 휠씬 크기 때문에,

파장이 짧은 광선(진동수가 높다) 일수록 공기 분자에 의해 더욱 강하게 산란된다.

예를 들면, 가시광선에서 빨간색의 파장은 약 0.71μm이고 파란색은 약 0.45μm이다.

따라서, 파란색의 광선은 빨간색의 광선보다 더 많이(약6배) 산란되며,

자외선일 경우는 파란색보다 파장이 더 짧아서 빨간색의 약 10배 정도 더 많은 산란을 일으키게 됩니다.고로 자외선이 가장 잘 산란되고 가시광선 중에는 보라색,파란색, 녹색, 노란색, 주황색, 빨강색의 순서로 산란됩니다.

 

하늘이 보라색으로 안보이는 이유는???

가장 많이 산란되어지는 빛인 자외선입니다.

하지만 사람의 눈으로는 볼 수 있는 한계를 벗어난 색으로 볼수가 없고,

가시광선 중에 그다음으로 파장이 가장 짧은 보라색으로는 보여야 할텐데 그렇지 않은 이유는 무엇일까요? 

 

보라색의 에너지는 파란색의 에너지보다 작기 때문에 보라색의 빛은 두꺼운 대기층을 통과하기 전에 에너지를 잃어 우리 눈에 도달하지 못하게 됩니다.

(이런 이유로 고도가 높아질수록 하늘의 색은 보라빛을 띠게 됩니다.)

또 우리의 눈은 보라빛 보다는 푸른빛에 훨씬 더 민감하기 때문에 우리가 보는 합성색은 푸른 하늘색으로 나타나는 것입니다.

 

따라서, 정답은 "하늘이 푸르게 보이는 이유는 파란 색 파장에 의해 빛이 사방으로 산란되어 우리 눈에 들어 오기 때문에 푸르게 보인다."입니다.

먼지가 많은 하늘이 잿빛으로 보이는 이유는???

 

가끔은 희뿌연 하늘이 되는 경우를 자주 보는데 그이유는 먼지가 많아서 인것은 아는데,

왜 그런 현상이 생기는지는 생각해 보셨나요?

 

그건,공기 중에  질소나 산소 분자보다 훨씬 더 큰 먼지나 입자가 있을 때는 더 낮은 진동수의 빛이 더 많이 산란되어 모든 색을 골고루 산란시키게 되므로 모든 색이 비슷한 정도로 산란되면서 결과적으로 흰색에 가까워지고,

따라서 하늘은 덜 푸르게 보이고, 희끄무레한 색으로 보이게 된다는 것입니다.

하지만 심한 폭풍우 뒤에는 먼지 입자들이 씻겨나가므로 하늘은 보다 더 짙은 푸른색으로 변하게 됩니다.

그렇타면 공기가 없는 달에서 낮에 하늘을 보면 어떻게 보일까요???

 

그건 공기가 없으므로 산란시킬 입자가 없고 그래서 검게 보이겠지요.

단지 태양만 밝게 빛나고...

 

노을이 붉은 이유는 무엇 때문일까요???

 

파란색을 띤 빛은 파동이 짧고 에너지가 크지만 가까운 거리까지만 투과되는 성질이 있고..
빨간색 빛은 파동이 길고 에너지가 작지만 먼 거리까지 투과되는 성질이 있습니다..
이 태양빛은 지구 대기권을 통과하면서 대기권의 원자들과 부딪쳐서 산란되고 여과되는데 ..
이 과정에서 대기의 산란때문에 지구에 도달하지 못하고 여과되는 빛이 있습니다..
태양과의 거리가 가까운 낮에는 주로 파란색 빛이 대기권을 통과해서 지구에 도달하게 되고..
태양과의 거리가 먼 저녁때는 파장이 긴 빨간색의 빛이 대기권을 통과해서 지구에 도달하게 되지요..
저녁때 노을진 붉은 하늘이 나타나는건 이렇게 붉은색의 빛이 지구 대기권을 통과해서 우리눈까지 들어오게 되기 때문이지요 ..

 

바다가 푸르게 보이는 것도???

 

그러타면 이런 관점으로 보았을 때 바다가 푸르게 보이는 이유를 설명 들리자면,

하늘의 푸른색이 반사되기 때문이라 할수있읍니다.

 

물 본래의 빛깔은 물의 바닥이 하얀 물질일 때 볼 수 있는 희미한 녹색빛이 도는 푸른색입니다.

이는 물은 거의 모든 빛을 투과시키지만 적외선은 모두 흡수합니다.

이것은 물분자가 적외선의 진동수에 공명하기 때문이죠.

(그래서 적외선의 에너지가 물의 내부에너지로 변환되기 때문에 햇빛이 물을 데우는 것이기도 하죠.)

 

또 물분자는 빨강 빛의 진동수와 매우 적은 양이 공명하기 때문에 빨강 빛도 물에 약간 흡수하게 됩니다.

그래서 물의 깊이가 15미터 될 때 빨강 빛의 세기는 1/4로 줄어들고,

30미터 깊이의 물을 통과하는 빨강 빛은 거의 없어지게 됩니다.

그래서 이런 깊이의 바닷물의 색은 태양빛인 백색광에서 빨강 빛이 제거되고 남은 색은 푸른빛이 도는 녹색으로 보이게 되죠.

따라서 하늘은 대기중의 분자들이 푸른색을 강하게 산란시키기 때문에 푸르게 보이는 반면 물은 물분자들이 빨강을 흡수하기 때문에 푸른빛을 띠는 녹색으로 보이는 것입니다.

 

출처: 미상