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제 220호자연3분조회 72

발행 · 잡학서고 별관

얼음은 투명한데 눈은 왜 하얄까요?

눈 알갱이 하나는 유리처럼 맑은데, 쌓이면 하얗게 보여요

짙은 남색 바탕에 오일 파스텔로 그린, 석판 위의 투명한 얼음 덩어리와 하얀 눈 더미

눈은 얼음으로 이루어져 있는데, 얼음 조각은 투명해도 쌓인 눈은 하얗게 보여요. 눈 속에서 빛이 수없이 튕기다가 모든 색이 섞여 나오기 때문이에요.

알갱이 하나는 유리처럼 맑아요

눈송이를 가까이서 보면 하얀 가루가 아니라 투명한 얼음 결정이에요. 하얀 물감이 들어 있는 것이 아니고, 결정 하나하나는 유리 조각처럼 맑아요. 냉동실에서 꺼낸 얼음 덩어리가 투명한 것과 같은 재료예요.

다만 얼음 덩어리는 속이 하나로 이어져 있어서 빛이 거의 그대로 지나가요. 눈은 작은 결정이 수없이 모여 있고 그 사이사이에 공기가 들어 있어요. 이 차이가 색을 갈라요. 얼음을 방망이로 잘게 부수면 투명하던 덩어리가 금세 하얗게 변하는 것도 같은 차이예요.

빛이 튕기다가 섞여 나와요

빛은 얼음과 공기의 경계를 지날 때마다 일부는 반사되고 일부는 꺾여 들어가요. 눈 속에는 이런 경계가 헤아릴 수 없이 많아서, 빛이 이리저리 튕기다가 대부분 다시 밖으로 나와요. 이때 얼음은 눈에 보이는 빛을 색에 상관없이 거의 똑같이 튕겨 내요. 모든 색이 비슷한 비율로 돌아오면 사람 눈에는 흰색으로 보여요. 남극 표면의 눈은 보이는 빛을 파장에 따라 96~99%나 되돌려 보낸다고 해요. 거의 전부를 돌려보내는 셈이죠.

깨뜨린 유리 조각이 하얗게 보이는 것도 같은 이유예요. 금이 간 얼음 덩어리에서 금 간 부분만 하얗게 보이는 것도 마찬가지예요. 투명한 면이 많이 겹치고 그 사이에 공기가 있으면 색 없는 흰빛이 돼요.

눈 속 깊은 곳은 푸르스름해요

얼음은 붉은빛을 푸른빛보다 아주 조금 더 잘 흡수해요. 눈 표면 가까이에서는 빛이 몇 번만 튕겨 나오니 이 차이가 드러나지 않지만, 1m쯤 되는 길이를 지나온 빛에서는 푸른 쪽이 더 많이 남아요. 눈에 구멍을 깊게 파서 안을 들여다보면 푸르스름한 빛이 보일 수 있는 이유예요.

그러니 눈의 색을 정하는 것은 색소가 아니라 빛이 지나온 길이에요. 표면은 하얗고, 아주 깊은 곳에서는 푸른빛이 섞여요. 오래돼서 알갱이가 굵어진 눈은 빛을 덜 되돌려서 새 눈보다 조금 덜 하얗게 보이는 편이에요.

눈이 하얀 건 색소 때문이 아니라, 투명한 얼음 알갱이 사이에서 모든 색의 빛이 고르게 튕겨 나오기 때문이에요.

정리·참고 메모 · NSIDC 눈 과학, Caltech 눈 결정 FAQ. NSIDC 「Science of Snow」, Caltech 「Snow Crystals FAQ」, Phil. Trans. R. Soc. A 377(2019) 「Optical properties of ice and snow」. 푸른빛은 약 1m 이상 깊은 눈이나 두꺼운 얼음에서 드러나요.

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쌓인 눈이 하얗게 보이는 가장 큰 이유는 무엇일까요?

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