밤하늘의 별들을 보면, 별들이 반짝거리며 움직이는 것처럼 보이는데, 그 이유가 지구 대기층의 기온과 밀도 변화에 따른 빛의 굴절이라고 합니다. 그 과정이 궁금합니다.

Question

밤하늘의 별들을 보면, 별들이 반짝거리며 움직이는 것처럼 보이는데, 그 이유가 지구 대기층의 기온과 밀도 변화에 따른 빛의 굴절이라고 합니다. 그 과정이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

밤하늘의 별이 반짝이고 위치가 미세하게 흔들리는 듯이 보이는 현상을 과학적으로 대기 섬광이라고 합니다. 이 현상은 우주 공간을 똑바로 날아온 별빛이 지구 대기층을 통과할 때 공기 덩어리의 기온과 밀도 차이로 인해 빛의 진행 방향이 무작위로 꺾이기 때문에 발생합니다.

별은 지구로부터 수 광년 이상 엄청나게 먼 거리에 떨어져 있기 때문에 아무리 큰 별이라도 지구에서 볼 때는 면적이 없는 극히 가느다란 하나의 점 형태로 빛이 도달합니다. 빛의 줄기가 매우 가늘기 때문에 대기의 미세한 움직임에도 쉽게 영향을 받습니다. 그런데, 지구의 대기는 한자리에 가만히 머물러 있지 않고 바람과 대류 현상으로 인해 계속 섞이기 때문에 공기의 상태에 따라 빛을 꺾는 정도가 달라집니다. 우주를 직진해 온 별빛이 지구 대기층에 진입하여 우리 눈에 도달하기까지 밀도와 온도가 제각각인 공기층을 지날 때마다 무작위로 꺾이게 됩니다. 빛이 굴절하여 순간적으로 눈으로 집중되어 들어올 때는 별이 밝게 보이고, 굴절되어 눈을 살짝 비껴갈 때는 어둡게 보입니다. 이 과정이 빠르게 반복되면서 별이 반짝이는 것으로 느껴집니다. 그리고 빛이 눈에 들어오는 각도가 아주 미세하게 계속 바뀌기 때문에, 뇌는 별이 제자리에서 찌르르 떨리거나 조금씩 움직이는 것처럼 인식하게 됩니다.