노을을 분광기로 보면 어떤 스펙트럼이 보일까요?
노을을 분광기로 보면 연속 스펙트럼으로 보일까요? 미세먼지 농도에 따라 노을의 스펙트럼이 달라지는 것을 관찰하고 싶은데, 레일리 산란이 일어난 파장만 볼 수 있는 방법이 있을까요?
안녕하세요.
노을을 분광기로 관찰하면, 연속 스펙트럼이 보이게 됩니다. 이는 태양빛이 대기를 통과하면서 산란되고, 다양한 파장의 빛이 분산되기 때문입니다. 노을은 주로 낮은 태양 고도에서 빛이 대기를 더 두껍게 통과할 때 발생하는 현상으로, 짧은 파장(푸른색 계열)보다는 긴 파장(붉은색 계열)의 빛이 더 잘 전달되면서 붉은색, 주황색, 노란색으로 보이게 됩니다.
노을의 경우, 태양광이 대기를 통과하면서 발생하는 산란과 흡수 때문에 특정 파장대에서 강도가 약해지거나 강화되지만, 전체적으로는 연속적인 스펙트럼을 보여줍니다. 연속 스펙트럼이란 여러 파장의 빛이 끊임없이 연결되어 나타나는 스펙트럼으로, 주로 열 복사(ex : 흑체 복사)나 고온의 빛나는 물체에서 관찰됩니다.
미세먼지 농도에 따라 노을의 스펙트럼은 달라질 수 있습니다. 미세먼지는 빛의 산란을 증가시키며, 특히 Mie 산란에 의해 다양한 파장에서 빛을 산란시킵니다. 미세먼지가 많을수록 노을의 빛이 더 많은 파장에서 산란되며, 이로 인해 스펙트럼의 강도 분포가 변할 수 있습니다. 예컨데, 미세먼지가 많은 경우 더 많은 빛이 산란되어 노을이 더욱 붉게 보일 수 있습니다. 이러한 스펙트럼의 변화는 분광기를 사용해 관찰할 수 있으며, 미세먼지의 농도가 높아질수록 특정 파장대에서 스펙트럼의 강도가 변하는 것을 확인할 수 있습니다.
레일리 산란(Rayleigh scattering)은 공기 중의 작은 입자들이 주로 짧은 파장(푸른색, 보라색)의 빛을 산란시키는 현상입니다. 노을에서는 태양빛이 대기를 통과할 때 짧은 파장의 빛이 산란되어 산란된 빛이 우리 눈에 덜 도달하게 되고, 주로 긴 파장의 빛(빨강, 주황)이 남아 노을을 붉게 보이게 합니다.
레일리 산란이 일어난 파장만을 분광기로 관찰하기 위해서는, 분광기를 이용해 특정 파장대에서의 빛의 강도를 분석할 수 있습니다. 예를 들어, 청색 계열의 파장(약 400~500nm)을 주의 깊게 관찰하여 그 강도가 어떻게 변하는지, 그리고 미세먼지 농도에 따라 어떻게 달라지는지를 연구할 수 있습니다.
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