하늘은 왜 파랗습니까?

전자기파로서의 빛

태양에서 오는 빛은 전자기파 에 지나지 않습니다. 전자기 복사는 에너지가 공간을 통해 전파되는 방식 중 하나입니다. 전자기파를 주파수, 길이 등의 특성 매개변수에 따라 정렬하면 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 전자기 스펙트럼은 우주에 존재하는 모든 유형의 방사선을 나타냅니다. 가시광선 (380nm에서 780nm 범위)은 전체 전자기 스펙트럼의 작은 부분, 즉 우리가 볼 수 있는 부분입니다. 그것은 파동처럼 그리고 입자의 흐름처럼 행동합니다. 이 현상을 파동-입자 이중성이라고 합니다. 백색광은 기본 색상이라고 하는 몇 가지 간단한 색상을 결합하여 만들어집니다. 예를 들어 무지개(물방울에 분산된 백색광)처럼 보입니다. 백색광에 해당하는 전자기 스펙트럼 중에서 적색광이 파장이 가장 길고 보라색광이 파장이 가장 짧습니다.

특정 색상이 표시되는 이유는 무엇입니까?

백색광 스펙트럼의 각 범위에는 특정 색상이 할당되어 있습니다. 특정 물체에 떨어지는 이러한 방사선은 흡수되거나 반사됩니다. 예를 들어, 빛을 받는 잎은 녹색 파장을 제외하고 빛을 흡수합니다. 흡수되지 않은 스펙트럼 조각은 모든 방향으로 흩어집니다. 이 방사선 중 일부는 눈에 도달하고 뇌는 잎이 녹색이라고 "알려줄" 것입니다. 우리는 유사한 방식으로 다른 색상, 예를 들어 딸기 레드를 관찰합니다. 자세한 내용 은 여기를 참조하십시오.

레일리 산란

하늘을 보면 실제로 지구 표면에서 볼 수 있는 대기의 일부를 관찰하고 있습니다. 태양에서 오는 광파는 직선으로 이동하지 않습니다. 도중에 여러 가지 장애물을 만납니다. 이들은 공기 중에 부유하는 많은 분자(주로 질소와 산소), 먼지, 물방울 및 얼음 결정입니다. 그들은 가시 광선의 산란, 반사 또는 흡수를 유발합니다. 방사선이 지구에 도달하려면 이 모든 장애물을 통과해야 합니다. 대기 중에 떠 있는 입자에 떨어지면 빛이 산란되고 전체 스펙트럼에서 파란색이 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 이 효과를 레일리 산란 이라고 하며 하늘의 파란색을 담당합니다. 1899년 John Rayleigh는 산란광의 강도가 파장의 4승에 반비례한다는 것을 증명했습니다. 이것은 청색광(우리가 하늘에서 보는)이 적색광보다 4배 더 산란된다는 것을 의미합니다. 백색광 스펙트럼에서 파장이 더 짧기 때문입니다. 그러나 보라색에 해당하는 파장은 더 짧기 때문에 하늘은 보라색이어야 합니다. 왜 그렇지 않습니까? 이 현상의 원인 중 하나는 지구에 도달하는 보라색 복사의 강도가 훨씬 낮기 때문입니다. 또한 우리 눈은 파란색에 비해 보라색 빛에 수백 배 덜 민감합니다.

하늘의 다른 색

우리가 하늘을 보는 방식은 파란색을 나타내는 짧은 파장이 긴 파장보다 훨씬 더 강하게 산란된다는 레일리 산란 현상으로 인해 발생합니다. 그러나 낮에는 하늘의 색이 바뀝니다. 푸른 하늘은 오후 몇 시간 동안만 관찰됩니다. 해가 뜰 때와 해질 때 왜 변할까요? 해가 지면 하늘의 색이 파란색에서 노란색을 거쳐 마침내 강렬한 빨간색으로 변하는 이유는 무엇일까요? 이것은 태양 광선이 지구에 도달하기 위해 이동해야 하는 경로와 관련이 있습니다. 하늘 금고에서 태양이 낮을수록 이 거리는 더 커집니다. 따라서 백색광은 작은 각도로 떨어지며 더 짧은 파장, 즉 보라색과 파란색에 할당된 파장은 너무 많이 산란되어 관찰자의 눈에 도달하지 않습니다. 장파장의 색상 특성인 노란색과 빨간색만 볼 수 있습니다. 그들은 일몰 때 하늘의 특징적인 색상을 유발합니다. 궁금한 점은 Rayleigh가 제안한 공식이 대기 중에 부유하는 작은 입자에 대한 산란을 의미한다는 점을 언급할 가치가 있다는 것입니다. 예를 들어 물방울이나 얼음 결정과는 관련이 없습니다. 더 큰 종에 대한 산란은 1908년에 기술된 Mie 솔루션에 의해 설명됩니다. 예를 들어 물과 얼음 입자로 구성된 구름에 떨어지는 백색광은 파장에 관계없이 균등하게 산란된다고 합니다. 그 결과 구름이 하얗게 보입니다. 또한 읽으십시오:색상을 어떻게 설명 합니까?