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화성 하늘은 빨간색?


“붉~게 물든 노을 바라보며~ 슬픈 그대 얼굴 생각이 나~♬”

이렇게 시작하는 노래를 아세요? ‘붉은노을’이라는 제목을 가진 가요인데요. 화성에 이 노래를 소개한다면 틀렸다는 소리를 들을지도 몰라요. 왜냐면 화성에는 파란 노을이 지기 때문이죠.

미국항공우주국(NASA)이 지난해 12월 22일 발표한 동영상에 화성의 파란 노을이 잘 나타나 있는데요. 이것은 NASA의 화성탐사로봇 ‘오퍼튜니티’가 찍은 사진 수 만장을 합쳐 만든 동영상이라고 해요. 그런데 화성 노을은 왜 지구 노을과 다른 색깔인 걸까요?

이 영상을 발표한 미국 텍사스A&M대 마크 레몬 교수는 파란 노을이 생기는 이유로 ‘화성 대기’를 꼽았어요. 화성 대기 때문에 노을도 파란색이고, 화성 하늘이 붉게 보이기도 한다는 거죠. 지구와 화성의 대기는 어떻게 다르기에 하늘색도, 노을색도 반대가 된다는 걸까요?

우리 눈이 볼 수 있는 빛을 ‘가시광선’이라고 부르는데요. 이것은 무지개 색깔이라고 생각하면 쉬워요. 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라 등의 색깔을 나타내는 빛이 가시광선인 거죠. 가시광선이 우리 눈까지 오려면 대기를 통과해야 하는데요. 이 과정에서 여러 알갱이에 부딪치게 돼요.



빛이 대기에 있는 알갱이에 부딪쳐 흩어지는 현상을 ‘빛의 산란’이라고 하는데요. 바로 이 현상 때문에 우리가 지구에서 보는 하늘이 파란색이 되고, 노을이 붉게 타오르는 거랍니다. 화성의 노을이 파랗게 지는 이유도 바로 여기에 있죠.

보라색이나 파란색은 파장이 짧은 빛이고, 주황색이나 빨간색은 파장이 긴 빛인데요. 지구에서는 보라색이나 파란색 빛이 수증기와 먼지 알갱이와 더 잘 부딪히면서 산란하게 돼요. 이때 보라색 빛은 지구의 두꺼운 대기를 통과하기 전에 모두 산란돼 버리고, 파란색 빛만 우리 눈까지 들어오게 되죠. 그래서 우리는 하늘을 파란색으로 보게 되는 거예요

하지만 새벽이나 해 지기 직전에는 태양빛이 대기를 통과하는 거리가 달라져요. 태양이 떠 있는 높이가 달라지기 때문에 태양빛이 통과해야 하는 대기도 더 두꺼워지는 거죠. 이때는 보라색 빛뿐만 아니라 파란색 빛도 모두 산란돼 버린답니다. 결국 천천히 산란되는 붉은색 빛만 남아서 우리 눈에 들어오게 되는 거랍니다. 덕분에 우리는 아름다운 붉은 노을을 볼 수 있게 되는 거죠.

그런데 화성 대기는 지구처럼 풍부하지 않아요. 이 때문에 화성에서는 지구보다 태양빛이 덜 산란되죠. 그래서 화성은 지구보다 훨씬 캄캄하고 어두울 수밖에 없어요. 또 화성 대기를 이루는 알갱이들도 지구와 다르답니다. 지구 대기가 질소와 산소로 대부분 이뤄져 있는 것과 달리 화성 대기는 이산화탄소가 대부분이에요. 이런 알갱이의 차이가 빛을 산란시키는 정도를 다르게 만들어요. 과학자들 중에는 화성 대기가 지구와 반대로 파장이 긴 주황색이나 빨간색 빛이 산란이 잘 시킨다고 예상하기도 해요. 그래서 화성의 낮 하늘은 지구와 반대로 붉은색이 된다는 거예요.



화성 표면에 있는 ‘산화철’도 화성 하늘을 붉게 보이게 만드는 이유 중 하나에요. 붉은 빛을 띠는 ‘산화철’이 대기 중에 먼지 알갱이로 올라가 있는데요. 태양빛이 ‘산화철’ 알갱이에 부딪쳐 산란되기 때문에 평소는 대기가 약간 붉게 보이는 거죠. 결국 낮에 화성에서 태양 쪽을 바라보면 어두컴컴하고 붉은 하늘을 볼 수 있게 된답니다.

대신 해가 질 때쯤 되면 화성의 대기도 어느 정도 두꺼워지게 돼요. 이때는 화성에서도 지구와 같은 빛의 산란이 이뤄질 수 있답니다. 그래서 지구처럼 파란색 빛이 화성 대기를 통과해 눈으로 들어오는 거죠. NASA에서 발표한 파란 노을 동영상은 이렇게 만들어진 거랍니다.

한편 태양빛이 ‘산화철’ 때문에 붉은 하늘로 보이는 현상은 지구에서도 찾아볼 수 있어요. 황사 먼지가 우리나라로 날아올 때 하늘이 누렇게 되거나, 화산재가 하늘을 뒤덮으면 회색 하늘이 되는 것 등이죠. 대기 중에 어떤 물질이 있는지에 따라 하늘과 노을, 태양의 색이 달라 보이는 거예요.

미래 어느 날 화성에 갈 수 있는 날이 오면 빨간 하늘을 볼 수 있겠죠? 아름다운 파란 노을도요. 화성 말고 다른 별에서는 무슨 색깔의 하늘이 있을지, 노을의 모습은 어떨지 상상해봐요!





박태진 동아사이언스 기자 tmt1984@donga.com




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