하늘은 왜 파란가

샌프란시스코 골든게이트 공원에서 리나와 부모님은 잔디밭에 피크닉 담요를 펼쳤습니다. 엄마는 담요 위에 작은 병을 놓았습니다. "아가, 꿀 조심하렴." 엄마는 미소 지으며 말했습니다. "고고학자들이 이집트 무덤에서 삼천 년 된 꿀을 발견했는데, 아직도 먹을 수 있었다는 거 아니?" 리나는 꿀병에서 고개를 들어 사이프러스 나무들을 지나 넓고 찬란한 푸른 하늘을 바라보았습니다. "와! 그런데 엄마... 하늘은 왜 그렇게 파래요?"

"정말 좋은 질문이구나!" 아빠가 작은 물 스프레이 병을 들고 말했다. 아빠는 햇살이 비치는 곳에 물을 뿌려 작고 반짝이는 무지개를 만들었다. "햇빛은 하얗게 보이지만, 사실은 이렇게 모든 색깔로 이루어져 있어. 마치 눈에 보이는 곳에 숨어있는 무지개처럼 말이야. 파란 하늘을 보려면 공기가 그 빛으로 특별한 일을 해야 하는데, 그걸 산란이라고 한단다."

그 흩어짐의 비밀은 공원에서 발견된 것이 아니라, 백오십여 년 전 안개 자욱하고 가스등이 켜진 런던 거리에서 발견되었습니다. 그 당시 하늘의 색깔은 가장 큰 과학적 수수께끼 중 하나였습니다. 사람들은 빛나는 증기나 바다로부터의 반사에 대한 아이디어를 가지고 있었지만, 아무도 그것이 어떻게 작동하는지 증명할 수 없었습니다. 세상은 빛을 가지고 실험하기를 좋아하는 과학자를 기다리고 있었습니다.

그 과학자는 아일랜드인 존 틴들로, 뛰어난 물리학자이자 런던 왕립 연구소의 놀라운 대중 연설가였습니다. 그는 빙하 연구를 즐겨 하는 열정적인 등산가였지만, 하늘색의 미스터리에 가장 매료되었습니다. 그는 답을 아는 것뿐만 아니라, 모든 사람에게 그것을 보여줄 수 있기를 원했습니다. 그는 과학이 세상에 속한 이야기라고 믿었습니다.

존 틴들은 실험실에서 수많은 시간을 보내며 상자 안에 하늘을 재현하려고 노력했습니다. 이는 위대한 과학자 알베르트 아인슈타인이 말했던 "중요한 것은 질문을 멈추지 않는 것이다. 호기심은 그 자체로 존재 이유를 가지고 있다"는 말을 떠올리게 합니다. 틴들은 그러한 호기심으로 가득 차 있었고, 하늘의 한 조각을 포착할 수 있다고 확신하며 노트북에 실험 디자인을 스케치했습니다.

마침내 천팔백육십구년에 그는 답을 찾았습니다! 그는 유리 수조에 물을 채우고 우유 몇 방울을 섞어, 우리 대기 중의 먼지와 분자들처럼 액체 속에 작은 입자들이 부유하도록 만들었습니다. 그가 수조를 통해 밝고 흰 빛을 비추자, 놀라운 일이 일어났습니다. 옆에서 보니, 물속의 빛줄기가 찬란한 파란색으로 빛났습니다!

틴달이 그것을 증명했습니다. 아주 작은 입자들이 파란색 빛 파장을 옆으로 흩뿌리는 동안, 더 긴 빨간색과 노란색 파장은 그대로 통과했습니다. 또 다른 과학자인 레일리 경은 나중에 수학적으로 파란색 빛이 가장 잘 산란된다는 것을 증명했습니다. 이 발견은 파란 하늘뿐만 아니라 일몰이 붉은 이유, 즉 산란되지 않고 남은 빛을 보는 이유를 설명합니다! 이 모든 것은 빛의 에너지에 관한 것이며, 에너지에 대해 말하자면, 번개는 태양 표면보다 다섯 배 더 뜨겁다는 것을 알고 계셨나요?

공원으로 돌아온 리나는 벌떡 일어섰고, 그녀의 눈은 이해심으로 반짝였다. 그녀는 부모님께 "이제 알겠어요!"라고 외쳤다. "공기는 존 틴들의 수조에 있는 물과 같아요! 햇빛 속 무지개 색깔 기억나세요? 공기 분자들이 그 빛의 짧고 파란 부분을 잡아서 사방으로 던져버려서, 우리는 모든 곳에서 파란색을 보는 거예요!"

"바로 그거야!" 아버지가 말했다. "그리고 그것이 바로 멀리 있는 산이 때때로 희미하고 푸르게 보이는 이유이기도 해. 너와 산 사이에 흩어져 있는 모든 푸른빛을 보고 있는 거거든." 어머니가 덧붙였다. "어떤 사람들이 파란 눈을 가진 이유와도 연결되어 있어. 파란색 색소가 아니라, 홍채 속의 아주 작은 섬유들이 하늘처럼 빛을 산란시키는 거야!"

리나는 행복한 한숨을 쉬며 공책을 닫고 고개를 끄덕였다. "그럼, 하늘이 파란 이유는 지구 대기가 다른 어떤 색보다 파란색 빛을 더 잘 산란시키기 때문이네요." 해가 지평선 아래로 기울어 하늘 가장자리를 주황색과 분홍색으로 물들이기 시작하자, 아버지는 미소를 지었다. "맞아." 그는 노을을 바라보며 말했다. "하지만 우리 공기가 파란색 빛을 그렇게 잘 산란시킨다면... 왜 노을은 붉은색일까?"