한밤중 밤하늘의 색상에 영향을 주는 요인에 대해 궁급합니다
밤하늘 대기 색상에 영향을 주는 요인에 대해 탐구하던 중 궁금한 부분이 있어 질문합니다 !
낮의 하늘이 푸른색으로, 노을질 무렵 하늘은 붉은색으로 보이는 이유가 레일리 산란에 의해 빛이 산란될 때, 낮인 하늘은 광원과 가까워 대기층이 저녁무렵보다 두께가 얇기 때문에 푸른빛이 산란되어 사람 눈에 들어오는 것이고, 저녁 무렵에는 광원으로 부터 관측자까지 오는 빛이 통과해야하는 대기층의 두께가 두꺼워져 잘 산란되는 푸른빛이 소실되고 장파장인 붉은 빛이 들어오는 것이라고 알고 있습니다.
1. 그럼 제가 알고 있는 위의 개념에서, 푸른빛이 산란되다가 소실되어버리는(?), 색이 없어지는 이유가 무엇인가요? 푸른 색의 짧은 파장이 일정 두께를 지나며 소실된다면, 지구의 대기가 더 두꺼웠다면 붉은 빛도 소실될 수 있다는 건가요?
2. 지구와 태양 간의 그림을 그렸을 때, 지구와 태양의 접선 두 부분이 새벽과 저녁일 텐데, 그러면 지구의 한밤중에는 태양의 직접적으로 도달할 수 없고 달에 반사되는 빛만이 존재하는 건가요? 한밤중에 관찰한 대기에는 적외선이 검출되나요?
3. 검색해보니 밤하늘이 붉은 색으로 보일 때는 대기 중에 수증기가 많아서 빛이 많이 산란되어서 붉은 빛이 많이 남아서라는데, 한밤중에 산란될 빛이 뭐가 있다고 그게 가능한거죠?
4. 그러면 습도가 낮아 수증기가 적고, 미세먼지같은 대기 중 입자가 적은 날에는 밤하늘이 산란이 안 일어나니까 파랗게 보이나요?
5. 솔직히 10시, 11시쯤의 하늘이 붉은색으로 보인다는건 보지 못했었고, 밤하늘 색이 남색으로 보일때나 정말 까만 (딱 하늘을 봤을 때, 어? 엄청 까맣네? 싶은) 색일 때도 있는데, 그 이유는 무엇인가요?
2번 5번은 정말 궁금하고 의문이에요. 논문같은거나 학교에 있는 책을 찾아봐도 관련 내용을 못 찾겠어요.. 제발 알려주세요 !! 가능하면 관련 개념이나 논문 등의 키워드도 알려주세요
푸른 빛이 소실되는것은 레일리 산란과 대기가 두껍기 때문입니다~ 레일리산란이란 짧은 파장의 빛이 공기 분자에 의해 더 많이 산란된다는 것인데, 빛이 대기를 통과하며 산란되고 여러 방향으로 흩어지게 되는데 빛이 파장이 짧을수록 더 많이 산란하게 되지요. 저녁이나 새벽엔 태양빛이 더 긴 경로를 통해 대기를 ㅗㅌㅇ과하게 되며 푸른 빛은 산란되다가 지표면에 도달하기 전 대부분 흩어져 사라지게 되는데 긴파장의 경우 산란이 적고 더 먼 거리까지 도달하게 되므로 지평선 가까이에서 붉은색으로 보이게 된답니다. 지구의 대기가 두꺼워지게 된다면 붉은 빛은 소실 될 가능성이 높게 되겠지요! 예를 들어 금성의 대기를 생각하시면 되빈다! 한밤중엔 태양빛이 직접 지구에 도달하지 않게 되며 반사된 태양빛이 달에 의해 지구로 도달하게 되는것이지요. 지구의 대기에선 낮동안 산란된 빛이 일정 시간 동안 남아있거나 인공조명으로 빛을 받게 됩니다. 지구 대기는 스스로 적외선을 방출하게 되는데 이로 인해 지표면에서 태양 에너지를 흡수하고 밤엔 열을 방출하게 되지요. 한밤중에 하늘을 관찰할때 구름이 없는 맑은 날에는 대기에서 적외선이 관측될 수 있게 됩니다. 대기중에 수증기가 많으면 빛이 더 많이 산란되고 짧은 파장의 빛이 산란되게 되는것이지요. 그러면 푸른색의 빛은 소실되고 상대적으로 붉은빛이 더 많이 남게 되는것이빈다! 한밤중에도 인공조명이 많이 존재하기도 하며 대기중의 입자가 산란을 시키게 해주는것이지요. 습도가 낮게 미세먼지나 다른 입자가 적게 된다면 빛의 산란은 줄어들게 됩니다. 이러한 날에는 밤하늘이 더 어둡고 선명하게 보일 수 잇으며 별이 더 뚜렷하게 관찰되게 됩니다. 습도가 매우 낮고 빛 공해가 없는 곳에선 밤하늘이 깊고 어둡고 남색 그리고 검정색으로 나타나게 되며 도시의 빛공해나 달빛에 영향을 받게 됩니다. 관련 개념으로서의 키워드는 레일리, 미산란, 빛공해 정도로 생각해 볼 수 있겠네요!