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[특집]무지개(2)...쌍무지개는 어떻게 생기는 걸까요? 목록

우리의 기억 속에 간직된 무지개는 어떤 모양인가. 우리가 알
고 있는 것이 무지개의 진짜 모습일까. 햇빛이 공중에 떠있는
물방울 속으로 들어가면 빛의 경로는 꺾인다. 빛의 꺽이는 정도
는 빛의 색깔마다 다른데 보라색이 빨간색보다 더 많이 꺽인
다. 물방울에 들어가기 전의 햇빛은 모든 색깔의 빛이 섞여 있
는 백색광이지만, 물방울로 들어가면 색깔별로 꺾이는 정도가
달라 퍼진다. 프리즘을 통과한 빛에서도 무지개를 볼 수 있는
이유다. 그러고 보면 물방울은 작은 프리즘인 셈이다.

색깔별로 퍼진 채로 물방울 안에서 진행하던 빛은 물방울과 공
기의 경계면에서는 반사한다. 물론 그 중 일부는 공기 중으로
꺾여 나간다. 이때 빛이 공기와의 경계면으로 들어가는 각도와
반사하는 각도는 같다(반사의 법칙). 반사된 빛은 다시 물방울
속에서 진행하다가 다시 공기와의 경계면과 만나면 일부는 반사
하고 일부는 공기 중으로 꺾여서 물방울 밖으로 그 모습을 드러
낸다. 이것이 우리가 보는 무지개다.

이때 덜 꺾인 빨간색 빛은 아래쪽으로, 많이 꺾인 보라색 빛은
위쪽으로 나온다. 물방울로 들어 온 햇빛과 물방울에서 나오는
빨간색 빛 사이의 각도는 42。, 보라색 빛은 40。 쯤 된다. 즉
빨간색이 보라색보다 2。 정도 아래쪽에 있다. 만약 물방울 속
에서 두 번 반사된 빛이 꺽여 나오면 2차무지개가 나타난다. 세
번 반사되면 3차무지개도 나타날 수 있다는 얘기다. 하지만 물
방울 속에서 진행하는 빛은 물방울 경계면에서 반사되고 굴절되
면서 빛의 양이 감소한다. 따라서 2차 무지개는 1차 무지개에
비해 빛의 양이 줄어든 상태이므로 1차 무지개보다 흐리게 나타
난다. 무지개가 만들어질 때는 대부분 쌍무지개가 만들어지지
만 거의 관찰되지 않는 이유다.

하지만 가끔은 쌍무지개를 관찰할 수 있는 행운이 주어진다. 언
제 이런 행운을 만날 수 있을까. 간단히 말하면 무지개를 선명
히 볼 수 있을 때 쌍무지개를 볼 수 있다. 즉 무지개를 만드는
물방울의 크기가 크면 빛을 모으는 양도 커진다. 대개 지표 부
근의 물방울이 상층의 물방울보다 크기 때문에 더 많은 햇빛을
모을 수 있다. 이런 경우 1차 무지개는 물론 진하게 보이고 2
차 무지개도 쉽게 볼 수 있다.

1차 무지개의 경우 햇빛과 물방울 사이의 각도가 빨간색인 경
우 42。, 보라색인 경우 40。인데 반해 쌍무지개에서 나타나는
2차 무지개는 빨간색이 51。, 보라색이 54。다. 따라서 1차 무
지개와 2차 무지개 사이의 간격은 크게 벌어져있고, 2차 무지개
의 폭이 더 넓다는 것을 알 수 있다

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