구름이 하얗게, 검게 보이는 이유

빛은 산란(not dispersion but scattering)하며 입자의 크기에 따라 산란되는 빛의 파장이 달라집니다. 대기중의 질소나 산소는 자외선을 많이 산란시키고 그 다음으로 파장이 길어질수록 산란되는 양이 적어집니다. 붉은 색은 자외선의 10% 정도만 산란시킵니다.

하늘이 파랗게 보이는 것은 어두운 우주를 배경으로 보라, 파랑, 노랑, 등의 강도 순서로 빛이 산란되기 때문인데, 이것은 빛을 산란시키는 입자의 크기가 산란되는 빛의 파장과 비례하기 때문입니다.

구름을 이루는 물방울은 공기분자보다 크며 다양한 크기를 가졌기 때문에 파란색 뿐 아니라 녹색, 노란 색, 붉은 색 모두를 고루 산란시키게 됩니다. 따라서 구름이 하얗게 보이는 것입니다.

다양한 크기의 물방울이 다양한 색깔의 빛을 산란시키면 모든 빛의 합성으로 백색이 되는 멋진 모습도 관찰할 수가 있습니다. 인접한 물방울을 구성하는 물분자의 전자들이 함께 진동하므로 공진현상을 일으켜 구름이 밝게 보이는 것입니다.

먹구름의 경우는 물방울이 충분히 커질 경우 빛을 산란하기보다는 흡수를 하므로 마치 깊은 바닷속이 어두운 것처럼 검게 보이는 것입니다. 물방울의 크기가 크고 두꺼우면 어두운 먹구름이 되는데 자동차 배기가스의 색이 때로는 흰색, 때로는 검은 색이 되는 이유도 마찬가지로 볼 수 있습니다. 바로 입자의 크기 분포와 관련이 있다고 할 수 있는 것입니다.

도심의 수평선 근처 하늘을 볼 때 스모그 현상으로 보라색, 또는 검붉게 보이는 이유도 대기성분중의 오염된 성분 (NOx, SOx 등) 이 분자량이 크기 때문입니다.

☞ 보고 또 보고

▶대기 현상 :

․물 현상 : 물 또는 얼음 입자들이 낙하하거나 떠다니는 현상(예: 비, 눈, 안개, 우박, 이슬, 서리 등)

․먼지 현상 : 연무, 연기, 회오리바람, 강회, 황사 등

․빛 현상 : 달무리, 해무리(빛의 굴절), 광환(빛의 간섭), 채운, 비숍고리, 신기루, 아지랑이, 무지개 등

․전기 현상 : 천둥, 번개, 뇌전, 세인트 엘모의 불, 오로라 등