물방울과 빛의 작품 무지개

날씨가 흐리고 비가 내리면 무지개가 생각납니다.

요즘 서울에선 무지개보기가 쉽지 않잖아요. 몇일전 비가 내려서 무지개가 생각났어요. 

가장 최근에 본 무지개가 언제인지 생각해보니 몇 년전 런던에서 본 게 마지막인거 같아요. 어렷을 때는 가끔 보이지 않았었나 싶은데 말이죠. 

무지개는 대기 중 수증기가 태양광선이 굴절, 반사, 분산되면서 나타나는 기상학적 현상이라고 합니다. 무지개는 하늘에서 태양이 위치한 반대편에 형성되게 되며, 대부분 반원 모양으로 생기지만 하나의 원형으로도 생길 수도 있대요. 하늘위에서 동그란 원 모양으로 보이는 무지개를 찍은 사진을 본 거 같아요. 비행기를 타면 혹시 볼 수 있을까 해서 비행기를 탈 때마다 매번 기대해보지만 직접 본 적은 없었어요. 대기 중에 물방울이 있고 태양광선이 낮은 위도로 있을 때 무지개 생길 확률이 상대적으로 높기 때문에 아침에는 서쪽 하늘에서 초저녁에는 동쪽 하늘에서 주로 관측된다고 합니다. 이걸 몰라서 못 본 걸 수도 있으려나요.

무지개는 실제 물체가 아닌 광학적 환각으로 나타나는 현상으로 물리적으로 다가갈 수가 없는거죠. 관찰자가 있는 곳에서 특정 거리에 생기는 것이 아니고, 공기 중 물방울들에 의한 빛의 굴절, 반사, 분산에 의해 발생하여 특정 각도로 볼 때 관찰 할 수 있는 거랍니다. 따라서 관찰자의 위치에 따라 무지개의 위치는 달라 보일 수도 있고, 아무리 가까이 가려고 해도 실제로 가까워지지는 못하는 것입니다.

무지개는 불연속적인 파장의 빛들로 이루어진 것이 아니라 연속적인 스펙트럼을 가지고 있기 때문에, 무지개를 흑백으로 보게 되면 연속적인 그라데이션(gradation)만 보이고 특정 색 밴드는 보이지 않는다고 합니다. 사람의 눈에 특정한 색으로 구분되어 보이는 것은 시력의 한계 때문인데, 사람의 눈으로 제일 선명하게 보이는 색이 빨간, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라이기 때문이라네요.

무지개에는 다음과 같이 여러 종류가 있습니다. 

1. primary rainbow : 대일점(對日點 -태양으로부터 180도 떨어진 정반대의 장소)을 중심으로 반지름 약 42°의 광륜(넓이)으로, 바깥쪽이 파장이 긴 붉은색, 안쪽이 파장이 짧은 청색이 나타납니다. 이게 보통 우리가 보게 되는 무지개인가 봅니다.

2. secondary rainbow : 흔히 쌍무지개라 하는 것으로, 빗방울 안에서 빛이 두 번 굴절 / 반사되어 만들어지며, 흔하지는 않지만 가끔 볼 수 있다네요. 제2차 무지개는 제1차 무지개와는 달리 반지름이 약 51°로 색의 배열순서가 반대로 나타난답니다. 이 것도 본 적은 없네요.

3. supernumerary rainbow : 1차 무지개의 안쪽과 2차 무지개의 바깥쪽에 나타나는데, 이것들은 1차 무지개 및 2차 무지개를 만드는 물방울로부터의 빛의 간섭에 의해서 생긴다고 여겨지고 있습니다.

4. reflection rainbow : 태양광선이 매끄러운 수면에 반사된 다음 물방울에 비춰지게될 때, 1차 무지개 위에 생기는 같은 크기의 엷은 무지개랍니다.

5. fogbow : 반지름이 30μm(마이크로미터)보다 작은 물방울로 인해 생기는데 대일점으로부터 37~40°의 거리에 나타나며, 파장에 따른 차이가 적어져 테만 엷게 물든 폭이 넓은 무지개입니다. 일명 흰무지개라고도 한답니다.

6. horizontal rainbow : 수면 위 등에서 수평면에 줄지어 떠 있는 물방울에 의해 생기는데 모양은 태양고도에 따라 쌍곡선 모양, 타원 모양, 포물선 모양으로 보인다고 합니다.

잘 모르는 명칭이 많네요. 명칭도 어렵지만 보기도 어려울 듯 싶습니다..

무지개에 얽힌 전설도 수없이 많답니다. 무지개가 선 곳을 파면 금은보화가 나온다는 전설이 있는 나라도 많고, 무지개를 타고 뱀이나 용이 물을 마시러 내려온다는 전설도 있다네요, 동남아시아에서는 무지개를 신령이 지나다니는 다리 또는 사다리라고 해석했고, 우리나라에도 선녀들이 깊은 산속 계곡에 목욕하러 무지개를 타고 내려온다는 전설이 있었습니다. 선녀와 나무꾼의 선녀도 무지개를 타고 내려와 만나게 되었을까요?  

참조 - [네이버 지식백과] 물리학백과, 두산백과