다른 계절에 비해 더 진한 푸른색 하늘을 볼 수 있는 가을이다. 낮 동안의 푸른 하늘을 만끽하다가 해가 질 무렵의 붉은 노을의 하늘은 많은 이들의 탄성을 자아내기에 부족함이 없다. 왜 낮의 하늘은 푸르고 해질 무렵의 하늘은 붉은빛으로 보일까?
태양으로부터 들어오는 빛은 대기층을 통과하면서 대기를 이루고 있는 산소, 질소, 수증기, 먼지 등과 같은 작은 알갱이들과 부딪혀 여러 방향으로 흩어지게 된다. 이런 현상을 산란이라 한다.
[이동준의 자바실험실 ‘빛의 산란’ 바로가기]
태양빛에는 여러 가지 색이 섞여 있는데 각각의 색마다 파장이 다르며, 파장이 짧은 색의 산란이 더 활발하게 일어난다. 태양빛의 가시광선 중 보라, 파랑, 초록, 노랑, 빨강의 순서로 산란이 잘 일어나는데, 보라의 파장이 짧고 빨강 쪽으로 갈수록 파장이 길다.
자전하는 지구의 낮인 지역은, 태양과의 거리가 짧아 태양빛이 통과해야 할 대기층이 얇다. 이때 대기층을 통과하는 태양빛에 포함된 색 중에 파장이 짧은 푸른빛이 더 많이 산란하기 때문에 하늘이 푸른빛을 띠게 된다.
푸른빛에 비해 파장이 더 짧은 보랏빛이 아닌 푸른빛으로 보이는 이유는 태양광에 포함된 각각의 색의 양이 다르고, 보랏빛은 대기권의 상층부에서 모두 산란해버리기도 하지만 사람의 눈이 색을 인색할 때 빨강, 파랑, 녹색으로 인식하기 때문에 푸른색의 하늘로 보이는 것이다. 하늘이 푸른 이유를 근대 과학 초창기의 많은 과학자는 빛의 굴절과 반사에 의한 것으로 설명하려고 했으나 1871년 레일리(John Wiliams Strutt Rayleigh)에 의해 빛의 산란 이론으로 설명되었으며 이후, 이런 현상을 레일리 산란이라고 한다. 해질 무렵의 하늘은 어떤가? 낮과는 달리 태양빛이 통과해야 하는 대기층이 더 두꺼워져 푸른빛은 거의 산란하고, 파장이 긴 주황색이나 붉은색의 산란만이 우리의 눈에 보인다.

오늘의 과학문화사 (10월 17일)ㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍㆍ