공기가 투명한 이유. 공기는 왜 투명한 걸까?

우리는 사물을 볼 수 있는 이유는 빛이 있기 때문이다. 대기를 투과해서 들어온 햇빛이 사물이 부딪히고, 반사된 빛이 우리 눈에 들어오기 때문에 우리가 사물을 볼 수 있는 것이다.

하지만 빛의 존재 말고도 한 가지 조건이 더 만족이 되어야 사물을 볼 수 있다. 만약 내 앞에 벽이 가로막고 있다면 벽 뒤에 있는 사물을 볼 수 없다. 마찬가지로 우리가 숨쉬고 있는 공기, 이 공기가 불투명하다면 빛이 있다고 해도 우리는 아무것도 볼 수 없을 것이다.

그렇다면 공기는 왜 투명한 걸까?

 

공기는 기체이다. 고체 혹은 액체와는 달리 기체는 같은 부피 속에 적은 원자들이 존재하며 가볍다. 달리 말하면 기체는 고체나 액체보다 밀도가 매우 낮다. 공기로 채워진 풍선과 밀가루로 채워진 풍선을 떠올려보자. 공기로 채워진 풍선은 매우 가볍고 밀가루로 채워진 풍선은 무겁다. 이것은 밀가루가 공기보다 밀도가 높고 원자가 많기 때문이다.

공기는 원자수가 매우 적기 때문에 빛 입자가 뚫고 지나갈 수 있으며 투명하게 보이는 것이다. 시도때도 없이 우리를 괴롭히는 미세먼지가 공중에 떠 있어 밀도가 높아진다면, 미세먼지가 빛의 투과를 방해하여 뿌옇게 보인다.

같은 원리로, 만약 공기층이 두껍다면 역시 빛의 이동을 방해할 수 있다. 
해수면에서 기압은 에베레스트 산 정상의 기압보다 높다. 달리 말해서 해수면의공기층이 에베레스트 산 정상의 공기층보다 두껍고 원자가 많으며 무겁다. 지표면에서 멀어질수록 공기층은 얇아지고 원자수가 적어진다. 따라서 수직 하늘을 바라볼 때 육안에 들어오는 공기층은, 수평선을 바라볼 때 공기층보다 밀도가 낮다.

 

한낮의 해를 똑바로 쳐다본 적이 있는가? 아마 눈이 부셔 바라보기 힘들것이다. 무리해서 계속 쳐다본다면 시력을 잃을 수도 있어 위험하다. 하지만 월출 장면이나 해가 지는 노을을 보며 감상에 젖어본 일은 있을 것이다.

이런 일이 발생하는 이유는 앞서 설명했듯이, 한낮에 고개를 수직으로 들어 태양을 바라보면 층이 얇은 공기층을 거의 아무런 방해 없이 쏟아지는 햇빛을 바라보는 것이고, 아침이나 저녁에 바라보는 해는 두꺼운 공기층을 힘겹게 뚫고 들어오는 빛을 보는 것이기 때문이다.