무지개가 생기는 이유

비가 온 후에 간혹 아름다운 무지개를 볼 수 있는데요, 무지개가 생기는 이유는 뭘까요? 무지개가 생기는 이유에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

<무지개가 생기는 이유>

공중에 떠있는 물방울 속으로 햇빛이 들어가 굴절현상이 일어나기 때문인데요, 좀더 자세히 살펴보겠습니다.

 

햇빛은 공중에 떠있는 물방울 속으로 들어가면 빛의 경로가 꺾이는데요, 이를 굴절현상이라고 합니다. 빛의 꺾이는 정도는 빛의 색깔마다 다른데 보라색이 빨간색보다 더 많이 꺾입니다. 

 

 

물방울에 들어가기 전의 햇빛은 모든 색깔이 혼합되어 있는 백색광이지만, 이 백색광이 물방울로 들어가면 색깔별로 그 꺾이는 정도가 달라집니다. 프리즘을 통과한 빛에서도 무지개를 볼 수 있는 것도 바로 이 때문입니다. 그러고 보면 물방울이 작은 프리즘인 셈이지요. 

 

색깔별로 구분된 채로 물방울 안에서 진행하던 빛은 물방울과 공기의 경계면에서 반사합니다. 물론 그중 일부는 공기 중으로 꺾여 나갑니다. 이때 빛이 공기와의 경계면으로 들어가는 각도와 반사하는 각도는 같습니다.

 

 

반사된 빛은 다시 물방울 속에서 진행하다가 다시 공기와의 경계면과 만나면 일부는 반사하고 일부는 공기 중으로 꺾여서 물방울 밖으로 그 모습을 드러냅니다. 이것이 바로 우리가 보는 무지개입니다. 

 

 

이때 덜 꺾인 빨간색 빛은 아래쪽으로, 많이 꺾인 보라색 빛은 위쪽으로 나오게 됩니다. 물방울로 들어 온 햇빛과 물방울에서 나오는 빨간색 빛 사이의 각도는 42°, 보라색 빛은 40°쯤 됩니다. 즉 빨간색이 보라색보다 2° 정도 아래쪽에 있습니다.

 

만약 물방울 속에서 두 번 반사된 빛이 꺾여 나오면 2차 무지개, 즉 쌍무지개가 나타납니다. 세 번 반사되면 3차 무지개도 나타날 수 있다는 이야기인데요, 물방울 속에서 진행하는 빛은 물방울 경계면에서 반사되고 굴절되면서 빛의 양이 감소합니다. 

 

따라서 2차 무지개는 1차 무지개에 비해 빛의 양이 줄어든 상태이므로 1차 무지개보다 흐리게 나타 납니다. 무지개가 만들어질 때는 대부분 쌍무지개가 만들어지지만 거의 관찰되지 않는 이유가 바로 그 때문입니다.

 

 

하지만 가끔은 쌍무지개를 관찰할 수 있는 행운이 주어질 수도 있는데요, 언제 이런 행운을 만날 수 있을까요? 간단히 말하자면 무지개를 선명하게 볼 수 있을 때 쌍무지개를 볼 수 있습니다. 무지개를 만드는 물방울의 크기가 크면 빛을 모으는 양도 커지기 때문입니다. 

 

 

대개 지표 부근의 물방울이 상층의 물방울보다 크기 때문에 더 많은 햇빛을 모을 수 있습니다. 이런경우 1차 무지개는 매우 진하게 보이고 2차 무지개도 쉽게 볼 수 있습니다.

 

 

<참고사항>

1차 무지개의 경우 햇빛과 물방울 사이의 각도가 빨간색인 경우 42°, 보라색인 경우 40°인데 반해 쌍무지개에서 나타나는 2차 무지개는 빨간색이 51°, 보라색이 54°입니다. 따라서 1차 무지개와 2차 무지개 사이의 간격은 크게 벌어져 있고, 2차무지개의 폭이 더 넓다는 것을 알 수 있습니다. 

 

 

이상으로 설명을 마치겠습니다. 끝.