안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
하늘이 낮과 해질 녘에 다른 색으로 보이는 현상은 빛의 파장에 따른 산란 차이와 태양빛이 통과하는 대기층의 거리가 다르기 때문입니다.
태양빛은 여러 파장의 빛이 섞여 있는 백생광으로 파장이 길어지면 붉은색 계열이며, 파장이 짧아지면 파란색 계열의 빛이 산란합니다. 대기 중의 질소, 산소 같은 기체 분자들은 빛의 파장보다 크기가 훨씬 작은데, 이처럼 아주 작은 입자에 빛이 부딪힐 때 일어나는 산란을 레일리 산란이라고 합니다. 레일리 산란은 파장이 짧은 빛일수록 훨씬 더 강하게 펴져 나간다는 특징이 있습니다. 따라서 파장이 짧은 파란색 빛은 붉은색 빛보다 공기 중에서 약 5~6배 이상 강하게 산란합니다.
낮에는 태양이 머리 위에 높게 떠 있어 태양빛이 지구 대기층을 통과하는 거리가 상대적으로 매우 짧아서, 파장이 짧은 파란색 빛이 공기 입자들과 부딪혀 하늘 전체로 활발하게 산란됩니다. 반대로 해가 지평선 근처로 내려앉으면 태양빛이 비스듬하게 진입하여, 낮에 비해 훨씬 두꺼운 대기층을 통과하기 때문에 파장이 긴 붉은색과 주황색 빛은 기체 입자들에 의해 잘 산란되지 않기 때문에, 두꺼운 대기층을 끝까지 뚫고 들어올 수 있습니다.