하늘이 파란 이유는?

하늘이 파란 이유는?

이 질문은 아주 단순하지만 오랜 세대에 걸쳐 호기심 많은 아이들의 부모들을 당황하게 만들었다. 이에 대한 답은 간단치가 않다. 지구 대기는 기체, 물, 고체 입자들의 산란으로 구성되어 있다. 태양으로부터의 빛이 대기를 통과하면서 대부분의 태양광은 대기를 투과하지만, 일부는 레일리 산란이라고 불리는 현상으로 대기 중에 흩어진다. 파장이 짧은 광선일수록 기체 분자에 쉽게 흡수된 후 상이한 각도로 재방출된다. 파란색 빛은 이와 같은 과정을 통해 산란되는데, 청색광은 사람의 눈이 식별할 수 있는 가장 짧은 파장의 빛 에너지에 해당한다. 지평선에 가까워질수록 빛은 더 두터운 대기층을 통과하여 사람의 눈에 도달하므로 파란빛의 양은 점차 줄어들게 된다. 이와 같은 이유로 관찰자의 위쪽에 보이는 하늘색은 더 푸르게 보이고, 지평선에 가까워질수록 점점 더 희미한 색을 띠게 된다.

지평선은 어디에 있는가?

산악 지대와 같은 시야 방해물이 없고 하늘이 청명하다는 전제 아래, 지평선의 위치는 관찰자의 해발 고도에 따라 거리가 달라진다. 육안으로 식별할 수 있는 지평선까지의 거리를 계산하기 위해서는 우선 지면에서 눈높이까지의 길이를 재야 한다. 그 다음 관찰자가 위치한 지점의 해발 고도를 더한다. 측정 단위가 미터라면 계산된 길이에 13을 곱한 다음 제곱근을 구한다. 그 결과는 킬로미터 단위의 거리가 된다.

대기를 통해 얼마나 멀리 볼 수 있는가?

연무와 공해가 없는 맑은 날에는 322km까지 떨어져 있는 사물을 육안으로 볼 수 있다. 야간에는 약 800km 떨어져 있는 도심의 밝은 빛을 볼 수 있다.