맑은 날 낮에 하늘을 보면 푸른색으로 보이지만, 해가 지는 저녁 무렵에는 하늘이 붉은색의 노을로 물드는 이유는?

Question

맑은 날 낮에 하늘을 보면 푸른색으로 보이지만, 해가 지는 저녁 무렵에는 하늘이 붉은색의 노을로 물드는 것을 볼 수 있습니다. 태양빛이 지구 대기층을 통과할 때 빛의 파장에 따라 공기 분자와 부딪혀 흩어지는 빛의 산란 현상을 바탕으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

저는 개인적으로 화창한 날, 파란 하늘과 해질 무렵 서쪽 하늘에 해가 지는 석양도 좋아합니다. 그 광경을 보면 마음까지 넉넉해지고 편안해집니다. 그런데 왜 이렇게 하늘의 색 변화가 일어나는지 자세히 설명해 드릴게요.

하늘의 색깔이 시간에 따라 변하는 것은 빛이 대기 중의 기체 분자와 부딪혀 흩어지는 빛의 산란과, 태양의 고도에 따른 대기층 통과 거리의 차이 때문입니다.

빛은 색에 따라 고유의 파장을 가지며, 파장이 짧은 파란색 빛이 파장이 긴 빨간색 빛보다 대기 중에서 훨씬 더 강하게 흩어지는데 낮에는 태양이 머리 위에 있어 햇빛이 대기층을 통과하는 거리가 짧습니다. 이 짧은 구간을 지나는 동안 파장이 짧은 파란빛이 대기 전체에 넓게 산란되어 사방에서 우리 눈으로 들어오기 때문에 하늘이 푸르게 보입니다.

반면, 해가 지는 저녁 무렵에는 태양이 지평선 부근에 위치하여 햇빛이 대기층을 비스듬히, 매우 길게 통과해야 합니다. 이 긴 거리를 지나는 동안 산란이 잘 되는 파란빛은 우리 눈에 도달하기 전에 이미 다 흩어져 사라집니다. 결국 파장이 길어 대기 입자들을 뚫고 직진하는 성질이 강한 붉은색 계열의 빛만이 살아남아 우리 눈에 들어오게 되며, 이것이 저녁 하늘을 물들이는 붉은 노을이 됩니다.