2'20" 읽기
- 단파장 청색광은 물방울에서 가장 많이 굴절돼 파란색 줄무늬가 내부에 빨간색이 외부
- 무지개는 태양의 반대쪽 지점에서 42도 각도 거리에 있는 태양과 하늘의 반대쪽에
- 2차 무지개는 색 순서가 주 무지개의 순서와 정확히 반대
- 3차 무지개는 물방울에서 햇빛이 3번 굴절될 때 생긴다.

삼중 무지개가 있을까?
있다면 어떻게 형성될까?

무지개는 매혹적인 자연 현상이다. 빛 굴절의 기본 규칙은 전형적인 색상띠 시퀀스를 생성하며 드물게 쌍무지개를 감상할 수도 있다. 삼중 무지개는 어떠할까? 그들은 존재할 수 있을까? 있다면 어떻게 형성될까? 

▲ 쌍무지개는 여전히 비교적 일반적이다. 삼중무지개는 어떨까? © Colebech/ 게티 이미지

세계의 많은 불가사의 중에서 무지개는 모든 어린이에게 친숙하다. 무지개는 비가 올 때 물방울 뒤에서 햇빛이 비출 때 나타난다. 햇빛의 다른 파장은 물방울에서 약간 다르게 굴절된다. 이것이 빛을 컬러 스펙트럼 구성 요소로 분할한다. 일반적인 컬러 띠가 보이게 되는 것이다. 단파장 청색광은 물방울에서 가장 많이 굴절되기 때문에 파란색 줄무늬가 내부에 있고 빨간색이 외부에 있다.

싱글 아치에서 더블 아치까지

무지개는 항상 특정 방향으로 나타난다. 태양의 반대쪽 지점에서 42도 각도 거리에 있는 태양과 하늘의 반대쪽에 있다. 이 태양 반사점은 태양이 하늘에 높이 있을 때 지평선 아래에 있기 때문에 정오에 무지개를 관찰하는 것은 불가능하다.

때로는 1차 무지개 외에도 바같으로 또 다른 희미한 2차 무지개를 볼 수 있는데, 이는 첫 번째 호의 거울 이미지와 거의 비슷하다. 그것의 색 순서가 주 무지개의 순서와 정확히 반대이기 때문이다. 이유는 2차 무지개를 사용하면 방울 내부의 광선이 두 번 반사된다. 이중 반사 때문에 강도가 낮아지고 색상 순서가 반대다.

방울의 삼중 굴절

트리플 아크는 어떠할까? 무지개도 두 개의 2차 호를 형성할 수 있을까? 이것이 이론적으로 가능하다는 것은 오랫동안 알려져 왔다. 이에 따르면 3차 무지개는 물방울에서 햇빛이 3번 굴절될 때 생긴다. 그러나 이것은 유색 광선이 태양 방향으로 방울을 남긴다는 것을 의미한다. 따라서 제3 무지개를 보기 위해서는 햇빛을 좀 더 자세히 들여다보아야 한다.

그러나 세 번째 아크는 기본 무지개의 1/4에 불과하기 때문에 대부분의 조건에서 볼 수 없다. 밝은 햇빛이 그것을 거의 불가능하게 만든다. 따라서 제3 무지개에 대한 최초의 사진 증거가 2011년에 전문 저널에만 게재되었다는 것은 놀라운 일이 아니다.

미러 무지개 및 간섭 무지개

오스트리아 과학기술연구소(ISTA)의 기후 연구원이자 구름 전문가인 이링 흐옹(Yi-Ling Hwong)은 "진정한 3차 무지개를 훨씬 더 일반적인 간섭 호 및 거울 호 현상과 혼동해서는 안 된다"라고 설명했다. 미러 무지개는는 호수와 같은 수면이 햇빛을 반사하여 물방울이 들어오는 각도를 변경해 생성된다. 미러 무지개는 대부분 기본 무지개와 교차한다.

간섭 무지개는 기본 무지개와 평행하게 진행되지만 실제 보조 무지개와 달리 첫 번째 무지개 내부에 있다. 그것들은 점점 더 좁아지는 첫 번째 무지개의 빽빽하게 채워진 일련의 사본을 형성한다. 그들은 방울에서 나오는 광선의 중첩 효과에 의해 발생한다.
출처: 오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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