여름철 아스팔트 도로 위를 바라보면, 아지랑이가 피어오르는 것을 볼 수 있는데요. 이런 아지랑이가 발생하는 광학적 원리는 무엇인가요?

Question

여름철 아스팔트 도로 위를 바라보면, 아지랑이가 피어오르는 것을 볼 수 있는데요. 이런 아지랑이가 발생하는 광학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

아스팔트 위에서 아지랑이가 피어오르는 현상은 공기의 온도 차이에 따른 빛의 굴절률 변화와 대류 현상 때문입니다. 햇볕에 의해 뜨겁게 달궈진 아스팔트 표면 바로 위의 공기는 따뜻하고, 위로 올라갈수록 상대적으로 차가워집니다. 기온이 높을수록 공기의 밀도가 낮아지는데, 이는 빛이통과할 때 속도에 영향을 주어 굴절률을 낮추는 원인이 됩니다. 즉, 지면에서 상층부로 갈수록 굴절률이 연속적으로 달라지는 층이 형성됩니다. 멀리 있는 풍경이나 하늘에서 우리 눈으로 오는 빛이 이처럼 밀도와 굴절률이 다른 공기 층들을 통과하면서 직선으로 나아가지 못하고 지속적으로 꺾이는 현상이 발생합니다.

뜨거워진 공기는 가벼워져 위로 올라가고 차가운 공기는 아래로 내려오는 대류 현상이 불규칙하게 일어나 빛이 꺾이는 경로 역시 매 순간순간 바뀝니다. 우리 눈은 이렇게 시시각각 위치와 경로가 미세하게 달라지는 빛의 정보를 받아들이기 때문에, 사물이 아른거리거나 일렁이는 파도처럼 보이게 됩니다. 사막이나 매끄러운 도로 멀리서 물웅덩이가 있는 것처럼 보이는 신기루도 같은 원리입니다.