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무지개는 아름다운 기상현상이다. 무지개는 한쪽 하늘에 떠 있는 빗방울에 의해 생기는데 빗방울 반대쪽에서 오는 햇빛이 굴절·분광·반사돼 우리 눈에 보이는 현상이다. 굴절은 빛의 색깔들이 각기 다른 속도로 빗방울 속을 지날 때 발생한다. 빨강 색은 보라색보다 약간 더 빠르게 통과하는데 이런 속도 차이로 인해 여러 가지 색깔로 나뉜다.
색깔이 나눠지는 현상을 ‘분광’이라고 한다. 무지개는 태양 광선이 빗방울 속에서 일정한 각도로 반사돼 우리의 눈에 보이는 것이다. 즉, 공기 중에 떠 있는 수많은 물방울에 태양빛이 닿아 그 물방울 안에서 굴절·반사할 때, 물방울이 프리즘과 같은 작용을 해서 나타나는 현상이다.
우리가 일반적으로 보는 무지개는 1차 무지개로, 태양과 관측자를 연결하는 선을 연장한 방향을 중심으로 시반경 42°로 나타난다. 안쪽이 보라색, 바깥쪽이 빨간색으로 배열된 햇빛 스펙트럼이다. 2차 무지개는 쌍무지개라고도 불린다. 시반경 50~53°로 나타나며 빗방울 안에서 빛이 두 번 굴절·반사될 때 만들어진다. 안쪽이 빨간색, 바깥쪽이 보라색으로 1차 무지개와 달리 반대로 나타난다.
지상에서 보이는 무지개는 화살모양으로 반원만 볼 수 있다. 그러나 공중에서 보면 무지개는 원형이다. 이유는 햇빛이 물방울에 비치면 물방울로부터 나오는 빛은 아이스크림콘처럼 원뿔 모양을 이루는데, 무지개는 원기둥의 밑면인 원의 둘레처럼 보이기 때문이다. 다만 우리 눈에 보이는 무지개의 모양이 반원인 이유는 대개 무지개의 일부가 지면에 가리기 때문이다.
안타까운 점은 우리나라에서는 점차 무지개가 사라지고 있다는 것이다. 원인은 대기오염 때문인 것으로 분석됐다. ‘무지개의 감소 원인’을 규명해 환경부장관상을 받은 부여여고 이태훈 교사는 “실험 결과 공중에 떠있는 미세먼지가 시야를 흐리게 하기 때문”이라고 밝힌바 있다. 정용승 고려대기환경연구소장은 “공기가 맑은 하와이는 무지개가 1년에 20회 이상 뜬다”며 “무지개 감소는 한반도 대기가 점점 악화되고 있다는 징표”라고 경고했다.
parkseon@onkweather.com