구름의 색은 주로 받는 빛의 색에 따라 달라집니다. 지구의 자연적인 빛의 근원은’백색’빛을 제공하는 태양이다. 백색광은 우리가 볼 수있는 색상의 범위 인’가시 스펙트럼’의 모든 색상을 결합합니다.
가시 스펙트럼의 각 색상은 길이가 다른 전자기파를 나타냅니다. 파장이 보라색에서 남색으로 파란색,녹색,노란색,주황색,빨간색 및 진한 빨간색으로 증가함에 따라 색상이 바뀝니다.
광파의 길이가 증가함에 따라,그 에너지는 감소한다. 이것은 제비꽃,인디고 및 파랑을 구성하는 빛의 파도가 노란색,주황색 및 빨간색보다 높은 에너지 레벨을 가지고 있음을 의미합니다.
햇빛의 색을 보는 한 가지 방법은 프리즘을 사용하는 것이다. 빛의 속도는 프리즘으로 이동함에 따라 약간 감소하여 약간 구부러집니다. 이것은 굴절에게 불립니다. 굴절 정도는 각 파동의 에너지 레벨에 따라 다릅니다.
가장 낮은 에너지 광파는 가장 굴절되는 반면,가장 높은 에너지 파는 가장 큰 굴절을 나타냅니다. 최종 결과는 색깔의 무지개로 빛의 분산 이다.
무지개는 부분적으로 프리즘처럼 작용하는 비 방울을 통한 햇빛 굴절의 결과입니다.
그래서 햇빛이’흰색’이면 왜 하늘색이 파란색입니까?
대기 중 가스를 포함하는 원자와 분자는 태양에 의해 방출되는 빛의 파장보다 훨씬 작다.
광파가 대기로 들어올 때,그들은 원자와 분자와의 충돌에 의해 모든 방향으로 흩어지기 시작한다. 이것은 레일리 산란,레일리 경의 이름을 따서 명명되었습니다.
하늘의 색은 모든 파장의 산란의 결과이다. 그러나,이 산란은 동등한 부분에 있지 않지만 더 짧은 파장을 향해 무겁게 가중된다.
햇빛이 대기로 들어올 때,보랏빛 파동의 대부분은 먼저 흩어 지지만 대기는 매우 높아서 쉽게 볼 수 없다. 인디고 색 빛의 파도가 다음으로 흩어지며 정상적인 순항 고도에서 비행하는 제트 비행기와 같은 높은 고도에서 볼 수 있습니다.
다음으로,푸른 빛의 파도는 붉은 빛의 파도보다 약 4 배 더 강한 속도로 산란합니다. 짧은 푸른 빛 파에 의한 산란의 부피(보라색과 남색에 의한 추가 산란과 함께)는 나머지 색 파장에 의한 산란을 지배합니다. 그러므로 우리는 하늘의 푸른 색을 인식합니다.
하늘이 파랗다면 구름은 왜 하얗을까?
광파가 대기 중의 기체보다 훨씬 작은 레일리 산란과 달리 구름을 구성하는 개별 물 방울은 햇빛의 파장과 비슷한 크기이다. 물방울과 광파가 비슷한 크기 일 때’미에’산란이라는 다른 산란이 발생합니다.
미에 산란은 개별 파장 색상을 구별하지 않으므로 모든 파장 색상을 동일하게 산란합니다. 그 결과는 태양으로부터 똑같이 흩어져있는’하얀’빛이므로 흰 구름을 볼 수 있습니다.
그러나 대기 중 안개와 먼지가 노란색,주황색 또는 빨간색으로 나타날 수 있기 때문에 구름이 항상 흰색으로 나타나는 것은 아닙니다. 그리고 구름이 두꺼워지면 구름을 통과하는 햇빛이 줄어들거나 차단되어 구름에 회색을 띠게됩니다. 구름 눈에 띄는 직사광선이없는 경우,그것은 하늘의 색상을 반영하고 푸른 빛을 표시 할 수 있습니다.
레일리와 미에
가장 그림 같은 구름 중 일부는 일출과 일몰에 가깝게 발생하며 화려한 노란색,주황색 및 빨간색으로 나타날 수 있습니다. 색상은 레일리와 미에 산란의 조합에서 발생합니다.
빛이 대기를 통과함에 따라,대부분의 짧은 청색 파장은 흩어져 있고,대부분의 긴 파장은 계속된다. 따라서 햇빛의 지배적 인 색은 이러한 더 긴 파장으로 바뀝니다.
또한,빛이 대기로 들어올 때,대기가 가장 밀도가 높은 지구 표면 근처의 경로에서 가장 큰 굴곡으로 굴절된다. 이로 인해 대기를 통과하는 빛의 경로가 길어지고 더 많은 레일리 산란이 가능합니다.
빛이 대기를 통해 계속 움직이면서,황색 파장은 주황색 파장을 남기고 흩어져 있다. 오렌지 파장의 추가 산란은 햇빛의 지배적 인 색으로 붉은 색을 남깁니다.
따라서 일출과 일몰 근처에서 구름의 색은 레일리 산란 후받는 햇빛 색입니다. 우리는 메이 산란으로 인해 햇빛의 색이 남아있는 모든 파장의 색을 똑같이 산란시키는 것을 봅니다.
지각의 색
때로는 직사광선 아래에서 구름이 푸른 하늘이나 더 큰 흰 구름을 배경으로 회색 또는 어두운 회색으로 나타납니다. 이 효과에 대한 두 가지 이유는 일반적으로 있습니다.
- 구름은 반투명하여 구름을 통해 푸른 하늘을 볼 수 있습니다. 이를 통해 어두운 외관을 제공합니다.
- 보다 일반적인 이유는 배경(푸른 하늘 또는 추가 구름)과 전경 구름이 우리의 비전을 압도하기 때문입니다. 본질적으로,우리의 눈은 배경의 압도적 인 밝기에 어두운 상대적으로 나타나는 전경 구름의 우리의 인식에 속아있다.
이 후자의 이유는 흑점이 어둡게 보이는 이유입니다. 태양의 밝기는 온도에 기초하고 흑점의 온도는 태양의 주변 표면보다 낮다.
태양 표면에 비해 흑점은 매우 어둡게 보입니다. 그러나 흑점이 주변의 밝기와 분리되면 여전히 너무 밝아서 보호되지 않은 눈으로 볼 수 없습니다. 이 둘 사이의 밝기의 대비는 흑점이 어둡게 나타나는 원인입니다.