공중에서 무지개를 본다면…완벽한 ‘원형 무지개’ 포착

[서울신문 나우뉴스]

노르웨이의 로포텐 하늘에 뜬 원형 무지개. 사진=Lukas Moesch

무지개의 전체 모습을 본 적이 있습니까? 미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천체사진'(APOD) 28일자에 완벽한 원형을 보여주는 무지개 사진이 게재되어 많은 사람들의 시선을 끌고 있습니다.

일반적으로 지표에서 하늘의 무지개를 보면 무지개의 한 부분, 곧 윗부분의 둥근 호만 보입니다. 지상으로 내려갈수록 빗방울이 적어지기 때문입니다. 하지만 공중에서 무지개를 볼 때면 크게 다른 모습으로 나타납니다. 이때는 일반적으로 무지개의 전체 모습을 볼 수 있는데, 다시말해 360도의 완전한 원형 무지개를 볼 수 있습니다.

여기 사진에는 지난 9월 노르웨이의 로포텐 제도 상공에서 소나기가 한바탕 지나간 후 드론이 맑게 갠 상공을 날면서 운좋게도 완전한 원형 무지개를 포착했습니다. 그 바깥으로는 희미한 2차 무지개가 보입니다. 해는 항상 무지개의 반대 방향에서 빛납니다.

물방울에 의한 백색 태양광의 파장에 따른 분산 모식도. 사진=한국물리학회

무지개는 실제 물체가 아닌 광학적 환각으로 나타나는 현상으로, 공기 중 물방울들에 의한 빛의 굴절, 반사, 분산에 의해 발생합니다. 따라서 관찰자의 위치에 따라 무지개의 위치가 달라 보일 수도 있습니다.

태양광선이 물방울을 만날 때 일부 빛은 물방울 안에서 반사되고 일부는 굴절하게 됩니다. 태양광은 다양한 파장의 빛을 포함한 백색광으로, 서로 다른 파장의 빛이 각기 다른 각도로 굴절함으로써 우리 눈에 빨간, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색의 무지개를 만듭니다. 또한 굴절되어 돌아오는 빛의 세기는 42도일 때가 제일 센데, 이는 물방울 뒤쪽에서 전반사되는 각도는 42도보다 작을 때에만 가능하기 때문입니다.

 

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com