하늘과 바다가 푸른 이유에 대하여

Question

제가 아는 얕은 지식으로는 하늘과 바다가 푸른 빛을 내는 이유는 대기와 물에 의한 레일리 산란으로 인해 푸른 빛보다 짧은 파장의 빛은 우리 눈에 들어오기 전에 다 산란이 되어 보이지 않고, 긴 파장을 가진 빛은 흡수되어서 볼 수 없는 것으로 알고 있습니다.

여기서 궁금한 점은 왜 상대적으로 긴 파장의 가시광선들은 매질에 흡수되는건가요? 매질이 다른 경우 다른 색의 가시광선도 이 원리로 관측할 수 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

하늘이 파란 이유는 대기(공기)에 의해 태양 빛이 산란되기 때문입니다. 이때 짧은 파장 영역대의 빛인 파란, 남색 ,보라 빛이 산란이 잘되는 이러한 빛이 우리 눈에 들어오기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 이유입니다. 가을에는 다른 계절에 비해 대기가 깨끗한 상태입니다. 그래서 높은 곳에서부터 산란이 일어나는데 이 때문에 가을 하늘이 높이 보이는 것이죠. 우주에는 빛이 산란할만한 기체가 없는 진공 상태이기 때문에 어둡게 보이는것입니다.

바다가 파랗게 보이는 이유는 물이 긴 파장(붉은색 계열)의 빛을 흡수하고 짧은 파장(파란색 계열)의 빛을 투과시키는 특징이 있기 때문입니다. 그래서 파란색 빛이 물에 투과되고 물 분자와 부딪혀 사방으로 산란되며 그 빛이 우리 눈에 들어오기 때문에 파랗게 보이는 것입니다.

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Answer 2

먼저 바다가 파란 이유부터 설명드리겠습니다.
수심이 깊은 바다를 통과하는 빛은 파장이 긴 붉은색 계열이 안쪽으로 흡수되어
파장이 짧은 파란색 계열만 표면으로 반사되어 우리 눈에 파랗게 보입니다.

그리고 하늘이 파란색으로 보이는 이유는 빛의 산란 때문입니다.
태양빛이 대기를 통과하면서 짧은 파장의 빛이 더 많이 산란됩니다.
이 짧은 파장의 빛 중 하나가 바로 푸른색이며, 따라서 하늘이 파랗게 보이게 됩니다.

상대적으로 긴 파장의 가시광선들이 지구에 흡수되는 것은 고유 특성입니다.