하늘이 파란 이유는 푸른빛보다 짧은 파장들이 산란되기 때문이네요.

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하늘은 왜 푸른가. 동서양을 막론하고 수많은 사람들이 품어온 의문이다. 오늘날에는 하늘이 푸른 이유가 빛의 성질 중의 하나인 산란현상 때문임을 누구나 알고 있다. 그러나 과학자들이 이 원리를 알아낸 것은 불과 100년 전의 일이다.

1868년 영국의 틴들은 유기물질에 빛을 쏘는 다양한 실험을 통해서 사상 최초로 하늘이 푸른 이유를 실험실에서 밝혀내는 데 성공했다.

1871년 영국의 레일리는 틴들의 실험 결과를 토대로 빛의 산란으로 인해 하늘이 푸르게 보인다는 사실을 이론적으로 설명했다. 레일리의 이론에 의하면 태양 빛은 대기를 통과할 때 짧은 파장의 빛일수록 더 많이 산란돼 하늘이 푸른 색을 띠게 된다.

같은 원리로 해질 무렵과 해뜰 무렵 하늘이 붉은 이유도 설명할 수 있다. 해질 무렵과 해뜰 무렵에 태양 빛은 더욱 먼 거리를 통과하게 돼 푸른빛은 거의 다 산란돼 사라지고, 지구에 직접 도달하는 빛은 붉은색이나 주황색을 띠게 된다.

푸른 하늘을 만드는 것과 유사한 메커니즘은 우리 생활주변에서 흔히 발견할 수 있다. 1853년 독일의 에른스트 브뤼케는 카멜레온을 연구하면서 혼탁한 매질을 구성하는 밝은 색소에서 산란된 빛이 카멜레온의 몸색깔을 변화시킴을 알아냈다.

그는 이런 현상으로 하늘이 푸른 이유를 설명할 수 있다고 주장했다. 같은 시기에 헤르만 헬름홀츠는 사람의 눈이 푸른 까닭은 눈속 부유입자들의 작용에 따른 것이라는 주장을 폈다.

실제로 서양 어린아이의 눈은 어른에 비해 훨씬 강한 푸른 색을 띤다. 이는 어린아이의 경우 아직 멜라닌 색소가 완전히 형성되지 않아 검은 배경의 눈 속에서 푸른 빛만이 나타난 결과이다.

산란에 의해 푸른 하늘이 생긴다고 하면서 먼지 하나 없는 맑은 하늘이 먼지가 있는 하늘보다 더 푸른 이유는 무엇일까. 그것은 대기가 산소 및 질소와 같은 기체 분자로 이루어져 있기 때문이다.

먼지, 수증기 등 부유 물질이 없어도 대기 분자들에 의한 산란이 일어나 하늘은 푸르게 보인다.

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여기서 문제점 한가지! 만약 화성의 하늘이 평상시에도 노을지듯 붉다면 오히려 대기가

지구보다 훨씬 짙어야 한다는 이야기가 되는군요.