일몰(또는 일출)시 지평선 바로 위의 하늘이 붉은 이유는 무엇인가요?

이것은 대기와도 관련이 있지만 조금 까다로운 문제입니다. 대기는 지구 주변의 두께가 균일합니다. 하지만 태양을 기준으로 한 사용자의 위치에 따라 빛이 통과하는 대기의 두께가 달라집니다. 이를 이해하려면 상황을 시각적으로 살펴봐야 합니다.

짧은 파란색 파장이 빨간색과 녹색보다 더 많이 산란되는 이유는 무엇인가요(심층 분석)?

이 산란 현상을 레이리 효과라고 부르는데, 19세기에 이 현상에 대해 저술한 존 윌리엄 스트러트 경의 이름을 따서 붙여진 이름입니다. 그는 그림 10의 공식을 사용하여 산란과 빛의 파장 사이의 관계를 설명했습니다. 기본적으로 람다(λ)는 파장이고 시그마(σ)는 산란의 양으로 볼 수 있습니다.

그림 10 – 파장에 대한 산란의 반비례 비율을 설명하는 라일리 방정식.

람다(λ) 또는 파장이 감소하면 시그마 값(σ)이 증가합니다. 따라서 파란색과 같이 파장(λ)이 짧을수록 시그마 또는 산란 효과가 커지고, 녹색은 그보다 작으며 빨간색은 더 작아집니다. 이는 스펙트럼 그림 11에서 확인할 수 있습니다.

라일리 효과는 행동을 설명하지만 그 이유는 설명하지 못했습니다. 광자 파장 대비 산란의 양에 대한 이유는 빛과 입자 사이의 양자 상호작용과 관련이 있습니다.

이것은 훨씬 후에 A. P. Vinogradov, V. Yu가 개발한 “원자 레이리 산란의 양자 이론”이라는 논문에서 설명되었습니다. Shishkov, I. V. 도로닌, E. S. 안드리아노프, A. A. 푸코프, A. A. 리얀스키(2020). 이 간행물은 이 글의 범위를 훨씬 넘어서는 아원자 입자, 전자 상태 및 입자 얽힘에 대해 자세히 설명합니다(간행물의 최종 크레딧을 참조하세요).

요약

하늘이 파란색인 이유는 그리 어렵지 않아요. 태양 빛에는 무지개의 모든 색이 포함되어 있습니다. 파란색은 대기 중의 입자(예: 산소, 질소)와 부딪히기 때문에 하늘에서 사방으로 흩어집니다. 이렇게 흩어진 파란색 중 일부가 우리 눈에 도달하여 하늘이 파란색으로 보이게 됩니다. 다른 색(빨강, 초록 등)은 파장이 길기 때문에 잘 산란되지 않습니다.

그래서 하늘이 파랗습니다.

엄마와 아빠도 과학자가 될 수 있습니다!

자세히 알아보기 – 빛이란 무엇이며 빛은 어디에서 오는가(여기)?