맑은 하늘의 하얗고 뽀얀 구름과 대조되는 먹구름은 왜 이렇게 어둡게 보이는 것일까요?

 

구름의 생성원리

먹구름이 생기는 현상을 알기 위해서는 물방울이 모인 구름의 생성원리를 먼저 아셔야 하는데요. 물방울들이 모인 구름은 마치 솜사탕 같이 폭신할 것만 같은 느낌인데 비구름으로 돌변하는 순간 상당히 무서워지죠.

이런 큰 구름이 생기기 위해서는 대량의 물의 증발현상이 있어야 합니다. 강이나 호수, 바다에서 만들어진 물은 태양의 강한 열 에너지에 의해 증발되는데요. 물이 증발하고 공기 중으로 상승되면 물의 부피가 상승하게 됩니다. 상층부에 올라간 수증기는 응결되어 구름이 됩니다. 이러한 과정이 반복되다 구름이 크기가 점점 커지게 되고 환경에 따라 여러 형태의 모양을 가지게 됩니다.



빛이 산란되면?

 

빛은 공기 분자와 같이 매우 미세한 분자와 충돌할 때 모든 방향으로 편향되는데 이 현상을 산란(scattering)이라고 합니다.

예전에 하늘이 파랗게 보이는 이유에 대해 말씀드린 적이 있는데요.

미세한 공기 분자는 파장이 긴 붉은 색 파장보다 상대적으로 파장이 짧은 푸른색 파장을 산란시키기 쉽기 때문에 우리의 눈에는 하늘이 푸른빛으로 보입니다.

 

구름은 각각 다른 크기의 물방울이 모여 산란되기 때문에 반드시 하얗게 보이는 것은 아닙니다. 얇은 구름의 경우에는 모든 파장의 빛이 반사되어 흰색으로 보이고 물방울의 밀도가 높아져 비가 내릴 정도의 구름이 두꺼워지면 통과되는 빛이 적어지게 됩니다. 따라서 구름 아랫면에 도달하는 빛의 양이 줄게 되어 어둡게 보이게 되는데요. 이 때의 구름이 바로 먹구름입니다. 

구름 물방울의 크기가 점점 더 커지게 되면 비가 내리가 되는 것이죠.



이렇게 설명드리면 많은 분들이 두꺼운 뭉게 구름은 왜 하얗게 보이나요? 하고 궁금해 하실텐데요. 뭉게 구름은 구름 밑부분이 편평하고 맑은 날 지면에 열이 공기를 상승시키면서 만들어지는 구름입니다. 구름은 두껍지만 거의 작은 물방울로 연직으로 발달되어 있기 때문에 구름 속을 지나온 빛을 통해 보는 것이 아니라 구름 편평한 표면에서 산란된 부분을 우리 눈으로 보게 됩니다. 따라서 대부분 하얗게 보이는데요. 태양의 위치에 따라 까맣게 보일 수도 있고 하얗게 보일 수도 있다고 합니다.