무지개가 두 겹으로 생기는 이유 궁금증, 실험, 원리, 이해 빛이 그려낸 이중의 스펙트럼에 대해서 공유합니다.
빗길이 조용히 번지던 오후, 집안 분위기는 평소보다 조금 더 느슨했습니다. 큰딸은 유리창에 맺힌 물방울을 따라 손끝으로 문지르며 바깥 풍경을 살폈고, 둘째아들은 떨어지는 빗소리와 템포를 맞추듯 장난감을 움직이고 있었습니다. 막내딸은 제 무릎에 턱을 올린 채로 창밖을 멍하니 바라봤고, 아내는 베란다 문을 살짝 열어두며 방 안의 공기가 달라지는 순간을 조용히 즐기고 있었죠.
그때 큰딸이 색이 희미하게 번진다고 말해 바라보니, 선명한 무지개 뒤쪽에 흐릿하게 겹쳐진 또 하나의 색띠가 조금씩 모습을 드러내고 있었습니다. 잘 보려고 고개를 기울이자 색의 결이 바람에 살짝 흔들리는 듯했고, 가족 모두가 말없이 그 장면을 바라보던 기억이 지금도 잔잔하게 남아 있습니다. 자연이 보여주는 순간이 종종 그렇듯, 이유가 궁금해지면서도 한편으로는 그대로 오래 머물고 싶게 만드는 풍경이었습니다.
궁금증
무지개는 흔하지만 두 겹으로 나타날 때의 느낌은 또 다릅니다. 선명함과 흐릿함이 동시에 존재하는 모습이 묘하게 대비되기 때문인지, 볼 때마다 왜 이런 현상이 생기는지 궁금해지곤 했습니다.
큰딸은 색이 왜 뒤집힌 것 같냐며 눈을 크게 떴고, 둘째아들은 첫 번째 무지개보다 더 위에 떠 있다는 사실이 신기하다며 계속 물었습니다. 아내도 예전에 비슷한 장면을 본 기억이 있다며 이번에는 확실히 알아두고 싶다고 했습니다.
간혹 인터넷에서는 이런 이중 무지개를 기온 변화나 날씨 탓으로 설명하는 글도 보이는데, 실제 원리와는 조금 거리가 있습니다. 그렇다고 바로 알 수 있는 구조도 아니라서, 눈앞에서 펼쳐졌던 그 풍경이 더 궁금하게 느껴졌던 것 같습니다.
실험
저희 가족은 작은 힌트를 얻어보자는 마음으로 집에서 간단한 실험을 해봤습니다. 투명한 유리컵에 물을 채우고 플래시를 비추면 컵 가장자리에서 빛이 갈라지고 색이 분리되는 장면을 확인할 수 있었는데, 생각보다 더 뚜렷하게 보였습니다. 컵을 살짝 돌리면 색의 위치가 옮겨 다니고, 특정 각도에서는 색 배열이 뒤집힌 것처럼 보일 때도 있었습니다.
큰딸은 컵을 이리저리 움직이며 색이 따라오는 모습을 유심히 관찰했고, 둘째아들은 컵 속에서 빛이 튕기는 길을 손가락으로 짚으며 질문을 쏟아냈습니다. 아내는 한 번만 반사될 때와 두 번 반사될 때의 차이를 직접 보니 훨씬 이해가 쉽다며 한참 동안 눈을 떼지 못했습니다.
이 실험 정도만으로도 자연 속에서 일어나는 복잡한 과정이 단순하게 풀리는 느낌이어서 아이들에게도 꽤 흥미로웠던 듯합니다.
원리
무지개의 기본 구조는 빛과 물방울이 만들어내는 결과입니다. 햇빛이 물방울 속으로 들어가면서 굴절되고, 내부에서 반사된 뒤 밖으로 나오며 여러 색으로 분리되는데, 이 과정이 우리가 보는 무지개의 형태를 결정합니다.
첫 번째 무지개는 물방울 속에서 빛이 한 번 반사된 다음 빠져나오면서 만들어지기 때문에 밝고 또렷하고, 우리가 가장 자주 보는 형태이기도 합니다.
하지만 두 겹의 무지개 중 둘째 줄은 반사 과정이 한 번 더 추가됩니다. 빛이 물방울 내부에서 두 번 반사된 뒤 빠져나오다 보니 에너지 손실이 더 크고, 그로 인해 색 배열이 반대로 보이며 밝기도 훨씬 약해집니다.
이 원리는 미국 NOAA에서 정리한 빛의 반사 메커니즘과 같고, 한국 기상청에서도 반사 횟수에 따라 무지개의 위치 밝기 색 배열이 바뀐다고 설명하고 있습니다.
일부 글에서는 두 번째 무지개가 대기 오염 때문에 흐리게 보인다고도 하지만, 실제로는 반사 횟수에 따른 빛의 감소가 훨씬 직접적인 이유입니다. 잘못 알려진 설명과 실제 원리는 이렇게 차이가 있습니다.
이해
그날 두 겹의 무지개를 바라보던 순간이 유난히 오래 기억에 남는 건, 물방울 하나 안에서 일어나는 작은 움직임이 하늘에 그려낸 풍경이라는 사실을 알게 되었기 때문인 것 같습니다. 아내는 비가 오는 날이면 혹시 또 이중 무지개가 뜰까 하고 창을 열어보곤 하고, 큰딸과 둘째아들은 무지개를 보면 색 순서를 먼저 확인하는 습관이 생겼습니다. 막내딸은 아직 말은 서툴지만 색의 흐름만 봐도 즐거운지 두 손을 흔들며 좋아했습니다.
저 역시 두 번째 무지개가 보이면 반사되는 빛의 길을 상상하며 한참을 바라보게 됩니다. 자연이 만들어낸 현상 속에 이렇게 많은 이야기가 숨어 있다는 걸 느끼면, 잠시 멈춰 서서 바라보는 일도 의미가 있게 느껴집니다.
여러분은 두 겹의 무지개를 본 적 있으신가요. 그 순간 어떤 생각이 가장 먼저 떠오르셨나요?