노을은 왜 붉을까

낮의 햇빛은 하얗고 노란데, 해가 질 때 하늘은 붉게 물든다.

태양 자체는 그대로인데 왜 색이 변할까.

바다든 산이든 도시든, 어디서나 해가 지면 같은 일이 일어난다.

일몰 무렵엔 태양 자체가 붉어지는 거 아닐까.

온도가 떨어져서 색이 바뀌는 것처럼.

태양빛의 색은 변하지 않는다. 변하는 건 그 빛이 대기를 통과하는 거리다.

태양빛은 빨강부터 보라까지 모든 파장이 섞인 백색광이다. 지구 대기를 통과할 때, 공기 분자는 짧은 파장을 더 많이 산란시킨다. 이 현상을 [레일리 산란] (Rayleigh scattering)이라 한다.

짧은 파장(파랑) = 산란이 강함. 긴 파장(빨강) = 산란이 약함.

낮에는 태양이 머리 위 가까이 있어 빛이 대기를 짧게 통과한다. 짧은 거리에서 파랑이 산란되어 하늘 전체로 퍼진다. 낮 하늘이 파랗게 보이는 이유다.

일몰 때는 태양이 지평선 근처에 위치한다. 빛이 대기를 비스듬히 통과하기 때문에 통과 거리가 훨씬 길어진다 (낮의 수십 배). 그 긴 경로 동안 파랑은 거의 다 산란되어 흩어진다. 남는 건 산란이 약한 빨강과 주황뿐. 그 색만 우리 눈에 도달한다.

태양은 그대로지만, 도달하는 빛의 색이 걸러진 결과가 노을이다.

왼쪽은 태양 각도별 광선 경로다. 태양 고도 슬라이더를 내리면 정오(머리 위·짧은 경로) → 오후 → 일몰(지평선 근처·수십 배 긴 경로)로 바뀐다. 경로 토글로 빛이 대기를 통과하는 거리를 강조해 볼 수 있다.

오른쪽은 파장별 산란 강도다. 빨~보 스펙트럼에서 짧은 파장일수록 산란이 강하고, 경로가 길어질수록 파랑부터 차례로 흩어져 빨강만 남는다. 행성 토글로 지구(낮 파랑·일몰 빨강)와 화성(낮 분홍·일몰 파랑·정반대)을 비교한다.

태양 고도 슬라이더로 정오(짧은 경로·파란 하늘)에서 일몰(수십 배 긴 경로·붉은 하늘)까지 바꿔 보고, 파장 토글로 짧은 파장부터 산란되는 것을, 행성 토글로 지구와 화성(정반대 색)을 비교한다.

미세먼지입자가 많은 날은 더 많은 파장을 산란시켜 노을이 더 진하고 붉어진다.

화재 연기같은 원리로 노을이 더욱 붉어진다.

화성 노을지구와 정반대. 화성 대기의 먼지 입자가 빨강을 산란시키고 파랑을 통과시킨다. 그래서 화성 하늘은 낮에 분홍빛이고 일몰엔 파랗다.

매일 보는 평범한 노을이, 사실은 빛이 대기를 수십 배 더 멀리 여행한 결과다.