하늘은 왜 파랗고 노을은 왜 빨갈까

맑은 오후에 하늘을 올려다보면

햇빛은 흰색이고, 햇빛이 지나오는 공기는 투명합니다. 그런데 하늘은 왜 파랗고, 같은 해가 지기 반 시간 전에는 왜 주황색으로 보일까요? 두 색은 한 가지 현상에서 나옵니다. 공기 분자가 햇빛 일부를 다른 방향으로 흩뜨리는데, 파장이 짧은 빛을 긴 빛보다 훨씬 많이 흩뜨립니다.

위의 모형은 들판과 그 위의 하늘인데, 하늘은 이 현상을 픽셀마다 계산해서 그립니다. 해를 지평선까지 끌어 내릴 수 있고, 연무를 짙게 하거나 성층권에 화산 연무층을 넣을 수도 있습니다. 눈높이를 여객기 높이나 궤도까지 올리고, 행성을 화성, 달, 천왕성, 해왕성으로 바꿀 수도 있습니다. 왼쪽 숫자판에는 그림 뒤의 계산값이 나오고, 아래 막대를 누르면 실제 하늘 조건 23가지를 한 번에 맞춥니다.

공기는 왜 빨간빛보다 파란빛을 더 흩뜨릴까

질소나 산소 분자는 가시광선 파장보다 1,000배쯤 작습니다. 빛의 파동이 지나가면 분자 속 전자가 앞뒤로 흔들리고, 흔들리는 전자가 거의 모든 방향으로 새 빛을 내보냅니다. 이것이 레일리 산란이고, 세기는 파장의 네제곱에 반비례합니다.

네제곱이라서 차이가 크게 벌어집니다. 440 nm 파란빛의 파장은 680 nm 빨간빛의 0.65배이고, 0.65를 네 번 곱하면 0.18쯤이니 파란빛이 5.7배쯤 더 흩어집니다. 공기의 굴절률은 파란빛에서 조금 더 크기 때문에, 측정된 굴절률을 쓰는 모형에서는 5.9배가 나옵니다. 가시광선 전체 범위인 400 nm와 700 nm를 비교하면 거의 10배입니다.

숫자로 보면 깨끗한 공기 기둥 하나를 위아래로 지나는 동안 450 nm 빛은 19%쯤이 옆으로 흩어지고, 650 nm 빛은 5%가 안 흩어집니다. 흩어진 파란빛이 사라지는 것은 아닙니다. 하늘 전체에 퍼지고, 해가 없는 쪽을 볼 때 우리 눈에 들어오는 빛이 바로 이 빛입니다.

조작 탭에서 눈의 감도를 켜면 숫자판의 그래프에 두 곡선이 함께 나옵니다. 화면 가운데로 들어오는 빛의 스펙트럼(보라 쪽으로 갈수록 올라갑니다)과 눈의 감도(초록 근처가 가장 높은 언덕 모양)입니다.

하늘이 보라색이 아니라 파란색인 이유

파장이 짧을수록 더 많이 흩어진다면 하늘은 보라색이어야 할 것 같습니다. 실제로 모형이 계산한 머리 위 하늘의 스펙트럼은 가시광선의 보라 끝, 380 nm 근처에서 가장 높습니다. 그런데도 보라색으로 보이지 않는 데는 세 가지 이유가 있습니다.

먼저 햇빛 자체에 보라빛이 파란빛보다 적고, 자외선과 보라빛 일부는 높은 곳에서 흡수됩니다. 다음으로 눈이 보라빛에 매우 둔합니다. 400 nm에서 눈의 감도는 555 nm 최고점의 0.1%쯤이고, 450 nm에서는 3%입니다. 눈의 감도를 곱하면 하늘 스펙트럼의 꼭대기는 540 nm 근처로 옮겨 갑니다. 마지막으로 색은 스펙트럼의 꼭대기 하나로 정해지지 않습니다. 원뿔세포 세 종류가 각각 넓은 파장 범위에 반응하고, 하늘빛이 만드는 반응의 조합은 옅은 파란색에 가장 가깝습니다. 모형도 같은 방식으로 계산한 스펙트럼을 색으로 바꾸는데, 주파장이 478 nm, 하늘색으로 나옵니다.

하늘색은 한 파장의 빛이 아니라 파란빛이 많이 섞인 혼합광입니다. 그래서 레이저나 무지개처럼 진한 색이 되지 못합니다.

낮은 해는 훨씬 많은 공기를 지나옵니다

이야기의 나머지 절반은 기하학입니다. 해가 머리 위에 있으면 햇빛은 대기를 한 겹만 지나오는데, 해수면 밀도의 공기 8 km 층이라고 생각하면 됩니다. 해가 낮아지면 비스듬한 경로가 길어집니다. 이 두 경로의 비를 공기 질량이라고 합니다.

「해 높이의 사인값 분의 1」이라는 간단한 식은 10°까지는 잘 맞지만 그 아래에서는 크게 틀립니다. 지구가 둥글기 때문인데, 이 식대로라면 지평선에서 공기 질량이 무한대가 됩니다. 모형은 휘어진 대기층을 따라 계산해서 지평선에서 35를 얻습니다. 실제 굴절까지 맞춘 카스텐·영 공식은 38을 줍니다.

빨강과 주황은 어디에서 올까

공기 질량 하나를 지날 때마다 각 색이 같은 비율로 빠지므로, 빠지는 비율이 곱으로 쌓입니다. 깨끗한 공기에 연무가 조금 있을 때 직사광선이 얼마나 남는지 두 파장으로 보면 다음과 같습니다.

해가 5° 높이일 때, 해를 떠난 양에 견주어 빨간빛이 파란빛보다 일곱 배 많이 남습니다. 해는 주황색에서 빨간색으로 바뀌고 훨씬 어두워집니다. 한낮에는 눈이 부셔 볼 수 없는 해를 해 질 녘에는 잠깐 바라볼 수 있는 까닭입니다. 재생을 누르면 해가 1초에 2°쯤 내려가고, 그래프의 흰 선이 파란 쪽부터 내려앉습니다.

해 가까운 하늘과 구름도 같은 색을 띠는데, 똑같이 붉어진 빛을 받기 때문입니다. 높은 구름은 해가 진 뒤에도 한동안 햇빛을 받아서, 땅이 그늘에 들어간 뒤에도 빛납니다.

해가 진 뒤: 그림자, 분홍 띠, 블루아워

해가 진 뒤 뒤로 돌아 반대쪽 지평선을 보면 청회색 띠가 깔려 있습니다. 지구가 공기에 드리운 그림자입니다. 그 위에는 분홍 띠가 있는데, 비너스 벨트라고 부릅니다. 이 높이의 공기는 내게는 이미 진 해의 붉은빛을 아직 받고 있습니다. 해가 더 내려가면 그림자가 올라오고 분홍 띠는 옅어집니다.

어스름이 깊어지면 하늘이 회색으로 바래리라 생각하기 쉽습니다. 높은 공기를 비추는 햇빛은 낮은 대기를 아주 길게 지나와서 매우 붉으니까요. 그런데 실제로는 짙은 파란색이 됩니다. 오존 때문입니다. 오존의 샤퓌 흡수대는 600 nm 근처의 주황빛과 노란빛을 흡수합니다. 위에서 곧장 내려오는 빛에서는 약하지만(모형의 광학 두께 0.04), 어스름의 빛은 오존층을 거의 수평으로 길게 지나기 때문에 크게 흡수됩니다. 아래 막대의 블루아워를 고르면 해가 지평선 아래 6°에 있는 하늘을 볼 수 있습니다.

연무, 먼지, 연기가 바꾸는 것

분자보다 훨씬 큰 입자는 다르게 행동합니다. 물방울, 먼지, 연기 입자는 지름이 0.1 µm에서 몇 µm로, 빛의 파장과 비슷하거나 더 큽니다. 이런 입자는 색을 덜 가리고, 빛을 대부분 앞쪽으로, 해에서 몇 도 안쪽으로 보냅니다. 뿌연 날 해 둘레에 생기는 흰 눈부심이 이 앞쪽 산란입니다.

모형은 연무를 숫자 두 개로 나타냅니다. 연무와 미세먼지는 550 nm에서의 에어로졸 광학 두께로, 에어로넷(AERONET) 관측망의 태양 광도계가 재는 값입니다. 맑은 시골 공기는 0.1보다 작고, 대기가 나쁜 날 대도시에서는 1을 넘기도 합니다. 입자 크기는 옹스트롬 지수입니다. 고운 연기는 2쯤이라 여전히 파란빛을 조금 더 흩뜨리고, 굵은 사막 먼지는 0 가까이라 모든 색을 똑같이 흩뜨립니다.

연무가 짙어지면 눈에 띄는 변화가 두 가지 생깁니다. 먼 언덕이 청회색으로 흐려집니다. 언덕과 나 사이의 공기가 제 빛을 더하기 때문인데, 화가들은 이를 대기 원근법이라고 부릅니다. 그리고 노을은 더 붉어지는 대신 어두워집니다. 광학 두께가 0.8이고 해가 5° 높이면 어떤 색이든 거의 지나오지 못합니다. 가장 붉은 노을은 짙은 오염이 아니라 옅은 연무가 낀 깨끗한 공기에서 나옵니다.

연기는 예외입니다. 2020년 9월 미국 서부 해안의 산불 연기는 곳에 따라 광학 두께가 5를 넘을 만큼 두꺼워 한낮 하늘까지 어둡게 했습니다. 산불 연기를 고르면 작은 입자로 된 광학 두께 3의 연기층을 넣습니다.

높은 곳의 화산 연무

큰 화산 폭발은 이산화황을 날씨가 생기는 층 위, 성층권까지 올려 보냅니다. 이산화황은 그곳에서 아주 작은 황산 방울이 되어 지구를 한 바퀴 돌며 퍼지고, 1년 넘게 머뭅니다. 1991년 6월 필리핀 피나투보 화산이 그랬고, 이 연무로 1993년까지 지구 기온이 0.5 °C쯤 내려갔습니다.

이 층은 20 km 높이에 있어서 땅이 어두워진 뒤에도 한동안 햇빛을 받습니다. 화산 연무층을 켜고 해를 지평선 아래 3°로 내리면 저녁놀 위 높은 곳에 분홍빛과 보랏빛이 섞인 빛이 나타납니다. 1883년 크라카타우 화산이 폭발한 뒤에는 저녁 하늘이 너무 붉어서 뉴욕, 포킵시, 뉴헤이븐에서 불이 난 줄 알고 소방차가 출동했습니다.

더 높이 올라가면

공기는 높이 올라갈수록 옅어집니다. 모형의 대기에서는 5.5 km 올라갈 때마다 밀도가 절반이 됩니다. 눈높이를 올리면 머리 위 하늘이 어두워지는데, 위에서 빛을 흩뜨릴 공기가 줄어들기 때문입니다.

높이 4,000 m 산꼭대기에서는 공기의 40%쯤이 발아래에 있고, 천정은 짙고 어두운 파란색입니다. 여객기가 흔히 나는 10,700 m에서는 공기의 4분의 3이 아래에 있어서, 창밖 머리 위는 남색이고 지평선만 아직 밝습니다. 콩코드는 18,300 m까지 올라가 순항했고, 승객들은 밝은 띠 위로 어두워진 하늘을 볼 수 있었습니다. 2012년 펠릭스 바움가르트너가 뛰어내린 39 km에서는 위쪽 공기가 1%도 안 되어 한낮에도 하늘이 검습니다.

400 km 높이의 국제우주정거장에서 보면 대기는 둥근 지구 가장자리를 따라 빛나는 얇은 선입니다. 파란빛은 그대로 있지만 이제는 옆에서 보게 됩니다.

다른 행성의 하늘

화성의 대기는 이산화탄소이고 지표 기압이 6.36밀리바로 지구의 1%가 안 됩니다. 그래서 기체가 흩뜨리는 빛은 아주 적습니다. 화성 하늘에 색을 입히는 것은 늘 공기 중에 떠 있는 고운 먼지입니다. 먼지에 든 산화철이 파란빛을 흡수하고 빨간빛을 넓게 흩뜨려서 낮 하늘은 누런 갈색, 흔히 버터스카치색이라 부르는 색입니다. 모형에서 해와 45° 떨어진 하늘은 파란빛이 빨간빛보다 27% 약합니다.

해 질 녘에는 반대가 됩니다. 빛의 파장보다 조금 큰 먼지 알갱이는 파란빛을 빨간빛보다 좁은 각도로 앞쪽에 보내서, 해 가까운 하늘이 더 파래집니다. 모형에서는 지는 해 둘레에 파란빛이 빨간빛보다 44% 많은 푸른 빛이 생깁니다. 2015년 4월 큐리오시티 탐사차가 게일 충돌구에서 찍은 사진과 같은 모습입니다. 2018년 전 지구 먼지 폭풍 때는 오퍼튜니티가 있던 곳의 광학 두께가 10을 넘었고, 태양 전지로 움직이던 오퍼튜니티 탐사차는 전력을 잃고 다시 깨어나지 못했습니다.

달에는 공기가 없어서 흩어지는 빛이 없고, 해가 높이 떠 있어도 하늘은 검습니다. 땅은 햇빛만 받습니다.

천왕성과 해왕성에는 단단한 땅이 없어서, 모형에서는 메탄 구름층 위에 떠 있습니다. 수소와 헬륨이 지구 공기처럼 파란빛을 흩뜨리고 메탄이 빨간빛을 강하게 흡수해서, 다시 나오는 빛은 청록색입니다. 2024년 옥스퍼드 대학 연구진이 보이저 2호와 허블 망원경 사진의 색 균형을 다시 맞춰 보니 두 행성은 비슷한 옅은 청록색이었습니다. 해왕성은 연무층이 얇아서 조금 더 파랗습니다. 예전 사진 속 짙푸른 해왕성은 대비를 크게 높인 이미지였습니다.

직접 골라 보는 하늘 조건 23가지

모형 아래 막대에서 고르면 조건을 맞추고, 하늘에서 볼 만한 곳으로 시선을 돌립니다.

1. 맑은 한낮: 해 65° 높이, 머리 위가 짙은 파랑입니다.
2. 오후: 30° 높이, 지평선 쪽이 흰빛으로 옅어집니다.
3. 골든아워: 6° 높이, 들판에 따뜻한 빛이 듭니다.
4. 해넘이: 0.5° 높이, 해가 붉고 어둡습니다.
5. 지구 그림자: 지평선 아래 2.5°, 동쪽을 봅니다.
6. 블루아워: 지평선 아래 6°, 오존이 어스름을 파랗게 지킵니다.
7. 비 갠 뒤: 광학 두께 0.01, 먼 언덕이 또렷합니다.
8. 뿌연 날: 광학 두께 0.8, 언덕이 흐려집니다.
9. 황사: 사막에서 온 굵은 알갱이, 광학 두께 1.5입니다.
10. 산불 연기: 광학 두께 3, 하루 종일 주황색입니다.
11. 피나투보 뒤: 광학 두께 0.15인 황산 입자 층입니다.
12. 크라카타우 뒤: 더 두꺼운 층, 0.35입니다.
13. 높은 산: 눈높이 4,000 m입니다.
14. 여객기 창밖: 눈높이 10,700 m입니다.
15. 콩코드: 눈높이 18,300 m입니다.
16. 성층권 낙하: 눈높이 39 km입니다.
17. 우주정거장: 눈높이 400 km입니다.
18. 화성의 낮: 먼지 광학 두께 0.6입니다.
19. 화성 노을: 해 둘레의 푸른 빛입니다.
20. 화성 먼지 폭풍: 광학 두께 5입니다.
21. 달: 검은 하늘입니다.
22. 천왕성: 연무가 두꺼운 옅은 청록색입니다.
23. 해왕성: 연무가 얇아 조금 더 파랗습니다.

화면의 색을 직접 재기

화면 가운데 동그라미 자리는 두 번 잽니다. 화면 픽셀은 노출과 화면 색 처리를 거쳐 그 자리에 실제로 그려진 색입니다. 스펙트럼 계산은 같은 자리의 스펙트럼을 표준 관측자 함수로 CIE 색좌표로 바꾸고, 다시 sRGB로 바꾼 뒤 가장 밝은 채널이 꽉 차도록 키운 색입니다. 그래서 스펙트럼 쪽은 늘 가장 밝은 상태의 색상을 보여 주고, 화면 픽셀은 그림 전체의 노출까지 들어가 있어 대개 더 어둡고 회색에 가깝습니다. 두 색의 빨강, 초록, 파랑 비율을 견주어 보세요. 비율이 크게 다르면, 그림을 그릴 때 쓴 지름길(빨강, 초록, 파랑을 파장 세 개로 계산하는 것)이 전체 스펙트럼에서 벗어났다는 뜻입니다.

모형에서 단순하게 한 것

• 빛은 한 번만 흩어집니다. 실제 하늘빛은 일부가 두 번 이상 흩어져서 지평선과 어스름 하늘이 더 밝습니다. 모형은 이를 대략 보정만 합니다.
• 그림은 680, 550, 440 nm 세 파장으로 그립니다. 그래프와 색 측정은 380 nm에서 720 nm까지 10 nm 간격, 35개 파장을 씁니다.
• 연무는 조건마다 입자 크기가 하나이고, 높이 올라갈수록 옅어지는 한 층으로만 넣었습니다. 실제 연무는 크기가 섞인 여러 층입니다.
• 지구에 구름, 무지개, 편광은 없습니다. 실제로는 해에서 90° 떨어진 하늘빛이 강하게 편광되어 있습니다.
• 굴절은 넣지 않아서 지평선 근처의 해가 들려 보이거나 납작해지지 않습니다.
• 천왕성과 해왕성의 메탄 흡수는 부드러운 곡선으로 맞춘 근사이고, 실제 흡수대 모양은 아닙니다.

짧은 역사

1860년대 후반 존 틴들은 고운 입자가 든 관에 센 빛을 비추어 옆으로 파란빛이 흩어지는 것을 보았고, 이 현상은 지금 틴들 효과라고 부릅니다. 레일리 경은 1871년, 파장보다 훨씬 작은 입자가 1/λ⁴에 비례해 빛을 흩뜨린다는 이론을 발표했습니다. 1899년에는 먼지가 없어도 공기 분자만으로 하늘이 파랗게 된다는 것을 보였습니다. 레일리는 1904년 노벨 물리학상을 받았는데, 수상 이유는 기체 밀도 연구와 아르곤 발견이었습니다. 그 뒤 스몰루호프스키와 아인슈타인이 기체의 산란을 밀도의 작은 요동과 연결해 이론의 마지막 빈틈을 메웠습니다.

이 전시는 둥근 대기 속에서 시선을 따라 한 칸씩 나아가며 빛을 더하는 방식으로 계산합니다. 이 방식은 컴퓨터 그래픽에서 왔습니다. 1993년 니시타 연구진의 방법과 2008년 브뤼네통과 네레의 미리 계산하는 방법이 대표적입니다.

계산 예: 1/λ⁴의 산수

450 nm 파란빛과 700 nm 빨간빛을 비교해 봅니다. 레일리 산란은 1/λ⁴에 비례하므로 두 세기의 비는 (700 ÷ 450)⁴입니다. 파장비는 1.556이고, 제곱하면 2.42, 다시 제곱하면 5.86입니다. 파란빛은 빨간빛보다 약 5.9배 세게 흩어지며, 모형이 그림에 쓰는 440 nm와 680 nm 쌍에서 얻는 5.7에서 5.9에 가깝습니다. 380 nm와 700 nm 쌍은 (700 ÷ 380)⁴으로 약 11.5입니다.

이제 비를 땅에 닿는 빛으로 바꿔 봅니다. 모형에 따르면 깨끗한 공기의 수직 기둥은 450 nm 빛의 약 19%를 흩뜨리므로 81%가 지나갑니다. 손실은 광학 두께 τ로 쓰고 살아남는 비율은 e⁻τ이므로, 0.81은 τ = 0.21입니다. 같은 5.86으로 나누면 빨간빛은 τ = 0.21 ÷ 5.86 = 0.036이고, 700 nm 빛의 96%가 살아남습니다.

일몰은 이렇게 됩니다. 지평선에서 공기 질량은 약 38(카스텐과 영)이므로 광학 두께에 38을 곱합니다. 파랑은 0.21 × 38 = 8.0이고 e⁻⁸·⁰은 0.0003입니다. 빨강은 0.036 × 38 = 1.4이고 e⁻¹·⁴은 0.25입니다. 해는 파란빛을 거의 다 잃었지만 빨간빛은 4분의 1이 남아, 비는 약 760 대 1입니다. 공기 분자만 고려하고 1/λ⁴을 정확한 법칙으로 본 단순한 검산입니다. 모형의 실제 값에는 오존과 연무도 들어 있어 조금 다르지만 이야기는 같습니다.

공기 분자, 물방울, 연무: 크기가 중요한 이유

빛이 1/λ⁴으로 흩어지는지는 입자 크기를 파장과 견줘서 정해집니다. 질소 분자는 폭이 1 nm에도 못 미쳐 빛보다 천 배쯤 작으므로 전자가 모두 함께 움직이고, 레일리 법칙이 맞습니다. 0.1에서 1 µm인 연무 입자는 파장과 비슷해서 미 이론으로 설명합니다. 색에 따른 차이가 약해지고 빛 대부분이 앞으로 나갑니다. 지름 10 µm쯤인 구름 물방울은 파장보다 스무 배쯤 커서 모든 가시광선을 거의 똑같이 흩뜨리므로, 햇빛 받은 구름은 하얗습니다.

하늘이 뿌옇게 하얘지는 이유도 같습니다. 스모그가 낀 도시나 습한 여름에는 입자가 거의 색이 없는 산란광을 분자의 파란빛에 보태서 하늘이 옅어지고, 시선이 가장 많은 공기를 지나는 지평선 쪽이 특히 그렇습니다. 연무와 고운 먼지를 0.8로 놓으면 짙은 파랑이 우유빛으로 바뀝니다. 이때 입자 크기를 작게 하면 하늘에 파랑이 조금 남고, 사막 먼지처럼 0에 가깝게 하면 하늘이 회백색이 됩니다.

비 온 뒤에는 반대입니다. 입자가 적으면 하늘이 더 어둡고 파랗고 먼 언덕이 또렷합니다. 비 갠 뒤 조건이 그 모습입니다.

하늘빛은 편광되어 있습니다

분자에서 흩어진 빛은 사방으로 나갈 뿐 아니라 편광되어 있습니다. 한 번만 흩어지는 이상적인 경우, 정확히 90° 꺾인 빛은 완전히 편광되고 전기장이 해, 분자, 눈을 포함하는 평면에 수직으로 진동합니다. 해 쪽이나 그 반대쪽에서는 편광되지 않습니다. 그래서 해에서 90° 떨어진 맑은 파란 하늘이 가장 편광이 센 곳입니다.

실제 하늘빛은 이상에 못 미칩니다. 여러 번 흩어지고, 땅에서 반사되고, 연무와 섞여서 편광이 줄어듭니다. 그래도 볼 수 있습니다. 편광 선글라스를 쓰고 해에서 90° 떨어진 맑은 하늘을 보며 고개를 기울이면 하늘이 밝아졌다 어두워집니다. 틴들은 1869년에 하늘빛의 편광을 적었고 레일리는 1871년에 1/λ⁴ 법칙이 실린 같은 논문에서 그 이론을 풀었습니다. 모형은 편광을 빼고 전체 밝기만 그리므로, 화면에 보이는 것은 두 방향의 합입니다.

흔한 오해

「하늘은 바다가 비쳐서 파랗다.」 일부는 거꾸로입니다. 하늘은 전혀 파랗지 않은 사막, 산, 호수 위에서도 파랗습니다. 바다가 파란 것은 NOAA가 설명하듯 물이 빨간빛을 흡수해 햇빛을 걸러 파랑만 남기기 때문입니다. 바다 표면이 하늘색을 비추기도 하지만, 두 색은 원인이 다릅니다.

「먼지나 수증기가 하늘을 파랗게 한다.」 틴들의 실험은 고운 입자를 썼고 먼지가 필요하다고 오래 의심받았습니다. 레일리는 1899년에 공기 분자만으로 충분히 흩어진다는 것을 보였습니다. 깨끗한 공기가 더 파랗습니다.

「하늘은 보라색인데 눈이 못 볼 뿐이다.」 절반만 맞습니다. 눈은 보라에 약하고 대기 꼭대기의 햇빛도 보라가 약하지만, 원뿔세포는 넓은 혼합에 반응하고 그 혼합이 옅은 파랑으로 보입니다. 위의 보라색 절에 숫자가 있습니다.

「오존이 하늘을 파랗게 한다.」 낮에는 오존의 영향이 약합니다. 오존 흡수는 빛이 아주 긴 경로를 지나는 깊은 황혼의 파랑에서 중요합니다.

「붉은 노을은 오염 때문이다.」 오염이 노을을 더 주황빛으로 만들 수 있지만, 깨끗한 공기에서도 긴 경로 때문에 해는 이미 붉습니다. 아주 짙은 연기는 오히려 어두운 해를 만듭니다.

「파란빛이 더 많이 꺾여서 낮은 해가 붉다.」 굴절은 파란빛을 조금 더 꺾지만 여기서는 실질적인 역할이 없습니다. 파랑을 없애는 것은 꺾임이 아니라 산란입니다.

화면에서 해 보기

1. 맑은 한낮, 골든아워, 일몰을 차례로 고르고 공기 질량과 남은 빛 680/440 nm 줄을 봅니다. 공기 질량이 가파르게 올라가고, 직사광선의 파랑 몫이 빨강보다 훨씬 빨리 줄어듭니다.
2. 뿌연 날을 고른 뒤 해를 손으로 내려 봅니다. 연무가 많으면 해가 덜 붉어지고 일몰이 어두워집니다. 연무 절과 같습니다.
3. 비 갠 뒤와 황사를 차례로 고르고 지평선 근처 하늘과 먼 언덕을 비교합니다.
4. 화성의 낮과 화성 일몰을 고릅니다. 낮 하늘은 버터스카치색이고, 지는 해 둘레의 푸른 빛은 일몰에만 나타납니다.
5. 눈높이를 땅에서 여객기 창밖과 성층권 낙하까지 올리며 머리 위 하늘이 파랑에서 남색, 검정으로 바뀌는 것을 읽습니다.
6. 눈 감도를 켜고 하늘 곡선을 눈 곡선과 비교합니다.