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노을은 왜 빨간가

레일리 산란과 하늘의 색

레일리 산란. 이름은 어렵지만 원리는 단순하다.

빛이 자기 파장보다 작은 입자(대기의 질소·산소 분자)에 부딪히면 산란이 일어난다. 이 산란의 세기는 파장의 4제곱에 반비례한다.

파란빛(~450nm)은 빨간빛(~700nm)보다 파장이 짧다. 계산하면 파란빛이 약 5.5배 더 강하게 산란된다.

태양이 머리 위에 있으면 빛이 대기를 짧은 거리로 통과한다. 파란빛이 사방으로 산란되어 어느 방향을 봐도 하늘이 파랗게 보인다.

해가 지평선 근처에 있으면 빛이 대기를 훨씬 긴 거리로 통과해야 한다. 파란빛은 도중에 거의 다 산란되어 사라지고, 파장이 긴 빨간빛과 주황빛만 관찰자에게 도달한다.

대기 중 먼지나 수증기가 많으면 (도시, 화재 후) 산란이 더 강해져서 더 붉은 노을이 생긴다.

과학 원리

태양빛이 대기의 분자(N₂, O₂)에 충돌 → 레일리 산란 발생

산란 세기 ∝ 1/λ⁴ → 파란빛이 빨간빛보다 ~5.5배 강하게 산란

석양: 빛이 대기를 긴 거리로 통과 → 파란빛 소진 → 빨간빛만 도달

날씨에 따라 노을 색이 달라지는 이유 이해 달이 뜰 때 붉게 보이는 원리 (같은 현상)