녹섬광을 본 적이 있는가?

아름다운 일몰 광경을 지켜 보면서 지나가는 하루에 또 한 번 작별을 고하는 것은 참으로 즐길 만한 일입니다! 태양의 따사로운 백색광은, 그 빛이 지구의 대기를 통과하면서 색채의 장관을 펼쳐 보입니다. 이 숨막힐 듯한 광경을 더욱 빛내 주는 것은, 녹섬광(綠閃光)이라고 하는 특이한 현상입니다. 조건이 맞을 경우, 이 에메랄드 빛 섬광은 해가 지는 마지막 순간에 생깁니다. 청색 섬광은 더 드물게 일어나는 현상인데, 훨씬 더 아름답다고 합니다.

이러한 멋진 빛깔의 섬광이 생기는 원인은 무엇입니까? 이러한 섬광이 단지 일순간만 지속되는 이유는 무엇입니까? 그리고 이러한 현상은 왜 그토록 드물게 일어납니까? 이 질문들에 대한 답을 얻으려면, 우리는 먼저 태양 광선과 지구의 대기와의 상호 작용에 대한 기본적인 이해를 하고 있어야 합니다.

지구로 내리 비치는 태양 광선에는 무지개에 있는 모든 빛깔이 들어 있습니다. 이 빛이 지구의 대기를 통과할 때, 대기는 마치 하나의 거대한 프리즘과 같은 작용을 하여 빛을 산란, 즉 분산시킵니다. 하지만 빛의 파동 곧 광파(光波)가 어느 정도로 분산되는지는 빛의 파장에 달려 있습니다.

파란색 광파는 파장이 좀더 짧고, 대기 전체에 널리 흩어집니다. 그렇기 때문에, 맑은 날 태양이 수평선 위로 높이 떠 있을 때 하늘은 푸르게 보입니다. 그러나 태양이—해가 질 때처럼—수평선 가까이 떠 있을 경우, 태양 광선은 대기를 통과하여 더 많은 거리를 여행해야 우리의 눈에 이르게 됩니다. 그러므로 심하게 산란된 파란색 광선은 우리에게까지 도달하지 못합니다. 한편, 빨간색 광선과 같이 좀더 파장이 긴 광선은 밀도가 높은 대기를 더 쉽게 통과할 수 있습니다. 따라서 해가 질 때 흔히 붉은색과 오렌지색을 보게 되는 것입니다.a

그렇지만 특정한 조건 아래서는, 해가 질 때 녹섬광이나 청색 섬광을 볼 수 있습니다. 이러한 현상은 어떻게 일어납니까? 태양 가장자리의 마지막 부분이 수평선 아래로 막 사라질 무렵, 태양 광선은 분해되어 무지개처럼 일종의 빛깔의 띠를 이룹니다. 빨간색 광선은 이 띠의 아래 부분에 나타나며, 파란색 광선은 맨 위 부분에 있게 됩니다. 태양이 점점 내려감에 따라, 이 띠의 빨간색 부분은 수평선 아래로 내려가게 되고, 파란색 부분은 대체로 대기에 의해 산란됩니다. 바로 이 순간, 가시 광선의 마지막 부분이 녹색의 섬광을 발할 수 있습니다. 그런데 녹색인 이유는 무엇입니까? 녹색은 빛에 들어 있는 또 하나의 기본 빛깔이기 때문입니다.

하늘이 심하게 오염되어 있을 경우, 녹섬광은 거의 볼 수가 없습니다. 그리고 청색 섬광은, 대기가 유난히 맑아서 찬란한 섬광을 일으키기에 충분한 파란색 광선이 하늘을 통과할 경우에만 생깁니다.

[각주]

[24면 사진 자료 제공]

일몰: ©Pekka Parviainen/SPL/Photo Researchers