동굴에서 바다가 파란 이유 / 거울처럼 비추는 호수 / 등대 불빛이 멀리가는 이유 / 무지개는 비온 후에 볼 수 있는 이유

 

동굴은 보통 빛이 닿지 않는 어두운 공간이다. 그런데 이탈리아의 카프리섬이나 일본의 오키나와에는 수면이 파랗게 빛나며 어두운 동굴 안을 파란색으로 물들이는 푸른 동굴이 있다. 이런 동굴은 대부분 바닷물이 밀려드는 해안에 위치한다. 동굴에는 입구보다 수면 아래에서 더 많은 태양 빛이 들어온다. 그러므로 동굴 안에서는 주변보다 바닷물 속이 더 밝다. 바닷속에서는 파란색 빛이 반사 산란하므로 수면은 마치 스스로 빛을 내는 듯 파랗게 빛나며 동굴 안을 환하게 밝힌다

우유니 소금 호수라고 불리는 흰 소금으로 뒤덮인 남미의 평원은 우기에 비가 내리면 흰 소금이 두껍게 깔린 바닥에 물이 얕게 고인다. 약 1㎝깊이의 물이 얇은 막처럼 지면을 덮으면 호수는 하늘을 그대로 비추는 거울이 된다. 이 현상은 빛 반사 때문에 일어난다. 빛은 평평한 면에 부딪힐 때의 각도와 반사할 때의 각도가 서로 같다. 물체가 빛을 받을 때 반사하는 정도인 반사율이 높이면 마치 거울처럼 실물을 비춰 낸다. 입사각이 70도를 넘으면 반사율이 급격히 높아지는 특징이 있다. 따라서 호수 수면을 바라보는 각도가 수평에 가까워질수록 거울에 가까운 상태가 된다. 광대한 우유니 소금 호수의 수면은 낮은 각도에서 멀리까지 내다볼 수 있다. 또한 매우 얕게 고여 있어 바람이 불어도 물결이 일지 않으므로 수면은 거울과 같은 상태를 유지한다.

어둑어둑한 밤바다를 항해할 때, 옛날에는 달빛과 등대 불빛을 길잡이로 삼았다. 세계 최초의 등대는 기원전 280년 고대 이집트 알렉산드리아 항구의 입구에 세워진 파로스 등대라고 알려져 있는데 이 등대의 높이는 135m나 되었다고 한다. 19세기까지는 등대의 불빛을 밝히기 위해 주로 식물성 기름이나 석유를 이용했지만 20세기에 접어들면서는 대부분 백열등으로 바뀌었다. 현재는 LED를 사용하는 등대로 늘고 있다. 등대의 불빛은 전구 앞에 놓인 프레넬 렌즈를 통해 한곳에 모인다. 이렇게 모인 빛은 일직선으로 나아가므로 멀리까지 전달된다. 프레넬 렌즈는 두껍고 무거운 볼록렌즈 대신 볼록렌즈의 표면 부분만 모아서 조합한 것이다. 두꺼운 블록렌즈와 기능은 같지만 얇고 가벼우므로 전 세계의 등대에 사용되고 있다.

 

태양 빛에는 빨간색에서 보라색까지 여러 가지 색이 섞여 있다. 빛은 공기 중에서 물속이나 유리 등 다른 물질로 들어갈 때 꺾이는 성질이 있다. 게다가 빛은 색에 따라 꺾이는 각도가 다르다. 따라서 비 갠 직후처럼 공기 중에 많은 물방울이 떠다니고 있을 때 태양을 등지고 서면, 빛이 물방울에 부딪혀 일곱가지 색으로 나뉜 무지개를 볼 수 있다. 태양 빛이 물방울 속에 들어갔다가 빠져나올 때 빨간색부터 보라색까지 여러 색으로 분해되기 때문이다. 공기 중에 물방울이 넓게 퍼져 있으면 그만큼 큰 무지개가 뜬다. 무지개는 지면에서 위로 42 부근에서 보인다. 그래서 아침에는 서쪽 하늘, 저녁에는 동쪽 하늘에서 쉽게 찾을 수 있다. 태양이 머리 위에 떠 있는 낮에는 지면과의 각도가 42도를 넘기기 때문에 무지개를 보기 어렵다. 또 무지개는 본래 원형인데, 아랫부분이 지면에 가려 반원 형태로 보인다. 비행기를 타거나 등산 중 절벽에 서면 아랫부분까지 둥근 부분을 볼 수 있다. 참고로 우리는 무지개를 일곱 가지 색으로 인식하지만 나라마다 색의 개수를 다르게 인식해서 다섯 가지 색이나 여섯가지 색으로 표현하는 나라도 있다

 

 

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