파랗지 않지만 푸르게 보이는 것들 - 2

파랗지 않지만 푸르게 보이는 것들 - 2

Matthew Kosloski

아이에게 차 조심하라는 말을 하면서

"신호등이 파란색일때도 주변을 잘 살피고 건널목 건너야 되."

라고 말하니

왜 초록불을 파란불이라고 말하냐는 대답이 돌아왔습니다.

말문이 막혀 대충 얼버무리고 얼른 검색을 시작했습니다.

검색을 해보니 파랗지 않지만 푸르다고 하는 것들을

3가지 정도 찾을 수 있었습니다.

어제는 그 중에 첫번째로 신호등의 파란불에 대해서 이야기 해보았습니다.

[미디어 검색 기록] - 파랗지 않지만 푸르게 보이는 것들 - 1

오늘은

하늘과 바다의 색깔에 관련된 이야기로 이어가려고 합니다.

2.

하늘과 바다는 색으로 파란색을 많이 떠올릴 수 있지만

새벽녘, 해질녘, 구름낀 하늘, 밤하늘, 극지방 오로라의 하늘은 파랗지 않습니다. 

바다도 수온, 수심, 수중 생물, 물 속 부유물 등에 따라 파랗지만은 않습니다.  

[출처:울산항만공사블로그]

그래서 글의 제목처럼 파랗지 않다고 하는 것은 아닙니다.

파랗다고 하는 전제로부터 시작 하려고 합니다.

다만 지금부터 신호등의 파란불의 경우처럼

'초록색과 파란색을 모두 포함하는 개념으로 '푸르다'라는 표현을 사용해왔다.'

라는 위키백과에서의 설명처럼 '푸르다'라고 표현하겠습니다.

보통의 하늘이나 바다가 푸른 색인데 

이상하다고 생각하게 된 것은

하늘의 공기와 바다의 물은 '투명'하다는 것입니다.

그래서 이번에는 문화적 배경이나 언어적 관습에 대한 것이 아니라 

과학에 대한 이야기가 될 것 같습니다.

하늘과 바다가 푸르게 보이는 이유로

빛의 산란때문 이라고 말 할 수 있을 것 입니다.

[참고:LG사이언스랜드 하늘이 파란이유, 바다가 파란이유]

(제가 초등학생일 때 친구가 처음 이 사실을 가르쳐줬습니다.)

풀어서 설명하자면 

빛에는 적외선, 가시광선, 자외선 등의 

파장이 다른 것들이 같이 있는데 그 중에 

사람의 눈으로 볼 수 있는 빨주노초파남보 색의 

가시광선이 공기나 물에서 다 퍼져버리고 

푸른빛을 내는 청색광이 주로 우리 눈에 

들어오게 되는 것이라고 합니다.

그래서 파랗지 않은 공기와 물이 하늘과 바다를 이뤄서

푸른 하늘과 푸른 바다로 보이게 된다고 합니다.

하늘과 바다가 푸른 이유가 

빛의 산란현상 때문이라는 답을 검색해서 찾는 것은 

그렇게 어렵지 않은 일이 되었지만

이 이유를 밝히고 증명하는 데는 

많은 과학자들의 오랜 연구가 있었다고 합니다.

심지어 완전히 이론이 증명된 때가 1920년대라고 하니 놀랍습니다.

아래 내용은 한국 물리학회의 글을 나름대로 요약한 것이지만

읽지 않으셔도 됩니다.

마지막으로는 파랗지 않지만 푸르게 보이는 것들 중 

마지막 세번째로 찾은 것에 대해서 이야기해보겠습니다. 

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아래는

하늘이 푸른이유를 밝혀낸 역사에 대한 

한국 물리학회의 글을 요약한 내용입니다.

르네상스 시대의 레오나르도 다빈치(1452-1519)는 

대기 중의 미세하고 혼탁한 물체에 의해 하늘에 푸른빛이 생긴다고 주장했지만

이론적인 뒷받침은 없었다고 합니다.

뉴턴(1642- 1727)은 1672년경 광학에 대한 글에서 하늘이 파란 이유로

물방울 같이 투명한 물질로 이루어진 얇은 막에서 

빛이 굴절과 반사를 하기 때문이라고 주장했다고 합니다.

이후로도 영국과 프랑스에서는 뉴턴의 이론이 받아들여졌지만

독일의 괴테(1749-1832)는 뉴턴의 이런 주장에 반발하며 내세운 

색깔이론(Farbenlehre)에서 근원현상(Urphnomen)이 사람들의 머리 속에 

현저한 혼동을 불러일으켜서 하늘이 파랗게 보이는 것이라고 주장했다고 합니다.

19세기 중반, 열역학 제2법칙인 엔트로피 법칙으로 유명한 

클라우지우스(1847-1853)는 기본적으로 뉴턴의 주장을 받아들이면서도 

수학적 연구를 전개해서 뉴턴의 주장과 다르게 대기 상층부 안쪽에 

공기가 가득 차 있는 빈 물방울 기포가 존재해서 빛이 이것에 반사되어 

하늘이 파랗게 보이는 것이라고 주장했다고 합니다.

그러나 포브스(1809-1868)는 클라지우스의 주장에 반론을 제기하며

가스 상태와 액체 상태 사이의 아주 '특별한' 상태에 의해 

하늘이 파랗게  보이는 것이라고 주장했고

1846년 월러와 1853년 필립스도 연구를 통해 대기 상층부에 기포가 존재한다는 

클라우지우스의 주장에 대해 반박하여 결국

클라우지우스는 자신의 이론을 철회하였다고 합니다.

1868년 영국의 존 틴들(1820-1893)은 빛이 산란현상을 연구하여

공기중에 먼지 등 부유물이 있는 실험 조건에서 역사상 최초로 

하늘이 푸른 현상을 실험실에서 재현하는데 성공했다고 하며 

틴들 효과라고 명명했다고 합니다.

1890년 덴마크의 물리학자 로렌츠(1829-1891)는 

빛의 산란에 대한 논문을 덴마크어로 발표했지만

제3대 레일리 남작인 존 윌리엄 스트럿(1843-1919)는 이런 사실을 모른 채 

맥스웰의 전자기학을 바탕으로 공기중에 부유 물질이 없을 때에도

빛의 산란에 의해 하늘이 파랗게 보이는 것을 

이론적으로 밝혀 냈다고 합니다.

이후 그의 아들인 제4대 레일리 남작인 로버트 스트럿(1875-1947)이

틴들과 달리 먼지가 없이 공기만 가득 찬 실험실 내에서 

푸른 하늘을 재현하는 데 완전히 성공하여 

빛의 산란에 의해 하늘이 파랗게 보임을 증명했다고 합니다.

이때가 1920년대 초였다고 합니다.

[출처:한국물리학회]

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