하늘은 왜 파란색일까?

우리가 무언가를 볼 수 있는 것은 빛을 통해서다. 빛이 없다면 우리는 아무것도 볼 수 없다. 아주 깜깜한 밤, 산속에 가면 아무것도 보이지 않는다. 빛이 전혀 없기 때문이다. 빛 중에서도 인간이 볼 수 있는 것을 가시광선이라고 한다. 흔히 “빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보”라고 하는 색으로 이루어져 있다.

빛이 어떤 물질에 도달하면 그 물질을 이루고 있는 원자에 의해 빛은 산란된다. 가시광선 중에는 보라색이 가장 잘 산란되고, 빨간색이 가장 산란이 되지 않는다. 산란이란 쉽게 말해 그 경로가 바뀌는 것을 말한다. 보라색이 어떤 원자를 만나면 만나기 전의 경로에 비해 그 경로가 크게 달라질 수 있다는 뜻이다. 빨간색은 통상 보라색에 비해 10분의 1 정도 산란된다. 다시 말해서 보라색은 빨간색에 비해 10배가량 잘 산란된다는 것이다.

하지만 여기서 중요한 것은 보라색은 자외선 바로 옆에 위치하고 있기 때문에 우리에게는 남색이나 파란색이 더 많이 보일 수밖에 없게 된다. 인간은 자외선을 아예 볼 수 없으며 그 자외선 옆의 보라색보다는 파란색을 우리는 더 쉽게 볼 수 있다는 뜻이다. 즉 인간은 산란이 상대적으로 많이 되는 가시광선 중 자외선 바로 옆에 있는 보라색보다는 그다음에 위치하고 있는 파란색을 가장 많이 볼 수 있다는 것이다.

태양 빛이 태양으로부터 지구로 들어온다. 지구 대기를 뚫고 우리에게 빛이 올 때 대기 내의 수많은 원자를 빛이 통과하면서 산란을 일으키게 되는데 우리 눈에는 가장 많이 산란을 일으키는 보라색보다는 파란색을 가장 많이 볼 수밖에 없게 되어 하늘은 파란색으로 보이는 것이다.

하늘이 파란색으로 보이는 이유는 너무나 간단하지 않은가? 결국 빛의 성질인 산란 때문이다.

그런데 하늘이 항상 똑같은 파란색으로 보이지는 않는다. 때에 따라 약간 다른 파란색이 된다. 그 이유는 무엇일까? 그것은 바로 대기에 존재하는 수증기 때문이다. 습기가 많은 날보다는 습기가 적은 날이 더 진한 파란색을 볼 수 있다. 맑은 가을 하늘과 습한 여름의 하늘의 파란색은 분명 다른 이유가 여기에 있다.

하지만 이제는 도시의 하늘은 예전에 비해 결코 파랗지 않다. 그 이유는 대기에 수많은 먼지와 오염물질로 인해서 그렇다. 파란색이라기보다는 희뿌연 회색에 가깝다. 시간이 갈수록 우리는 파란색의 하늘을 더 잃게 될지도 모른다. 아마 우리의 후손은 하늘이 파란색이라는 것을 이해하지 못할 수도 있다. 그들은 당연히 하늘이 회색으로 보일지 모르기 때문이다. 아름다운 자연은 그렇게 변하고 있다. 이는 우리 모두의 책임이다. 저 아름다운 푸른 하늘을 언젠간 잃어버릴지도 모를 것 같다는 생각이 드는 것은 나만은 아닐 것이다.