채운
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1. 개요
채운은 작은 액체 방울이나 얼음 결정이 빛을 회절시켜 발생하는 대기 현상으로, 무지개와 유사한 색 띠를 보인다. 주로 얇은 구름의 가장자리나 반투명한 구름에서 관찰되며, 구름 속 물방울의 크기가 균일할 때 더욱 선명하게 나타난다. 채운은 태양이나 달 주변에 나타나는 광환과는 달리, 불규칙하고 굽은 띠 모양을 가지며, 한국 문화에서는 상서로운 징조로 여겨져 불교 행사 등에서 중요하게 다루어지기도 했다.
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| 채운 | |
|---|---|
| 현상 개요 | |
| 이름 | 채운(彩雲) |
| 영어 이름 | Iridescent clouds |
| 정의 | 태양 근처를 지나는 얇은 구름에 의해 발생하는 회절 현상 |
| 관련 현상 | 무리해, 광환 |
| 발생 원리 | |
| 주요 원인 | 구름 입자(물방울 또는 얼음 결정)의 회절 |
| 입자 크기 | 비교적 균일한 크기(약 10 마이크로미터) |
| 구름 종류 | |
| 관측 가능 구름 | 고적운 권적운 양털구름 |
| 특징 | |
| 색상 | 밝은 파스텔 색조 분홍색, 녹색, 보라색 등 |
| 나타나는 위치 | 태양, 달과 가까운 구름 가장자리 |
| 변화 | 구름의 움직임에 따라 시시각각 변화 간섭 효과로 인해 색상이 섞임 |
| 관측 시 유의사항 | |
| 시력 보호 | 태양을 직접 보지 않도록 주의 (선글라스, 필터 사용 권장) |
| 기타 | 사진 촬영 시에는 노출 조절 필요 |
| 기타 정보 | |
| 관련 용어 | 무지개채운 |
| 추가 설명 | 권운에서 나타나는 채운은 비교적 드뭄 비행운에서도 채운이 나타날 수 있음 |
2. 명칭
무지개색은 무지개의 여신이자, 지상의 인간들에게 제우스와 헤라의 메신저였던 그리스 신화의 이리스의 이름을 따서 명명되었다.[8]
채운은 작은 물방울이나 작은 얼음 결정이 개별적으로 빛을 산란시켜 발생하는 회절 현상이다. 더 큰 얼음 결정은 무지개빛을 생성하지 않지만, 후광을 유발할 수 있다.[9]
3. 발생 원리
구름 가장자리나 조각 구름이 사라져 갈 때, 증발하기 전 물방울은 표면 장력 때문에 같은 크기의 입자로 고르기 쉽다. 구름 중심부는 굵은 입자, 바깥쪽은 가는 입자이지만, 그 크기 변화가 작고 순서대로 띠 모양으로 배열되는 경우가 있는데, 이때 채운이 잘 보인다. 같은 크기 입자는 회절을 거친 색이 동일하므로, 입자 직경 분포가 줄무늬에 반영된다.[14] 물방울뿐만 아니라, 미세 빙정 구름에서도 발생한다는 연구도 있다.[19]
3. 1. 상세 메커니즘
무지개 구름(채운)은 작은 액적이나 작은 얼음 결정이 개별적으로 빛을 산란시켜 발생하는 회절 현상이다. 더 큰 얼음 결정은 무지개빛을 생성하지 않지만, 다른 현상인 후광을 유발할 수 있다.[9]
무지개빛은 매우 균일한 물방울이 빛을 회절시키고(태양으로부터 10도 이내) 1차 간섭 효과(태양으로부터 약 10도 이상)에 의해 발생하며,[10] 태양으로부터 최대 40도까지 확장될 수 있다.[11]
구름의 일부가 비슷한 크기의 작은 물방울 또는 얼음 결정을 포함하는 경우, 이들의 누적 효과가 색상으로 나타난다. 구름은 광학적으로 얇아야 하므로 대부분의 광선이 단일 물방울만 만나게 된다. 따라서 무지개빛은 주로 구름 가장자리나 반투명한 구름에서 관찰되며, 새로 형성되는 구름은 가장 밝고 다채로운 무지개빛을 생성한다. 얇은 구름 속 입자가 넓은 범위에서 크기가 매우 유사하면, 무지개빛은 코로나의 구조화된 형태, 즉 하나 이상의 유색 고리로 둘러싸인 태양이나 달 주변의 밝은 원형 디스크를 띤다.[9][12][13]
이 현상은 태양광이 구름에 포함된 물방울에 의해 회절되고, 그 정도가 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 생기는 대기광상 중 하나이다. 권운, 권적운, 권층운이나 고적운에서 나타나며, 바람에 의해 흩어진 적운에서 보이기도 한다. 또한, 성층권에서 발생하는 진주운도 유사한 회절에 의한 채운을 특징으로 하는 구름이다(진주운은 모두 채운을 가진다).[16][17]
채운의 무지개빛은 순서대로 색이 배열된 일정 간격의 평행한 줄무늬를 기본으로 하며, 그것이 왜곡된 형태가 된다. 구름의 윤곽·가장자리에 평행한 줄무늬가 되는 경우가 많다. 구름의 물방울 입자(운립)의 크기가 고르고 균일할수록 선명한 색채가 된다.[17][14]
얇은 베일과 같은 권운이나 권층운에서는 구름의 어느 부분에서나 나타나지만, 가장자리 부분이 더 잘 보인다. 중심부가 두꺼운 권적운, 고적운, 적운에서는, 구름 조각이 태양 또는 달에 가까워졌을 때, 그 가장자리에 나타난다. 발달한 적운의 정상에 모자를 쓴 듯한 두건운·베일운에서도 종종 나타난다. 또한, 운립이 균일한 경우가 많은 렌즈 모양의 구름에서는 큰 것이 나타날 수 있다고 한다.[15][18]
태양(또는 달)으로부터 하늘에서의 겉보기 크기(시각도)가 10도 이내에서 나타나는 경우가 많지만, 20도 - 30도 이내에서 나타나기도 한다.[15][17]
한편, 태양을 중심으로 하는 동심원상으로 채운이 나타나는 광환과는 달리, 채운의 무늬는 태양으로부터의 동심원에 평행하지 않고 제각각이다. 또한 광환도 회절에 의해 일어나며, 유사한 구름에서 보인다.[15][19]
구름의 가장자리나 조각 구름에서 구름이 사라져 갈 때, 증발하기 전의 물방울은 표면 장력의 작용으로 같은 크기의 입자가 고르기 쉽다. 구름의 중심부는 굵은 입자, 바깥쪽은 가는 입자이지만, 그 크기의 변화가 작고 순서대로 띠 모양으로 배열되는 경우가 있으며, 이때 채운이 잘 보인다. 같은 크기의 입자는 회절을 거친 색이 동일하므로, 입자 직경의 분포가 줄무늬의 보임에 반영되어 있다.[14] 또한, 물방울(상공에서는 과냉각 물방울)뿐만 아니라, 미세 빙정의 구름에서도 발생한다는 연구가 있다.[19]
채운과 혼동되기 쉬운 현상으로 "환수평호"가 있다. 환수평호는 태양 고도가 58도 이상일 때(주로 여름철 낮) 태양 아래쪽에 나타나는, 수평선에 평행한 무지개색 채운 띠이다. 구름 속 빙정에 의해 나타난다.[20] 채운과 환수평호를 구별하는 방법은 다음과 같다.
채운은 환수평호와 함께 지진운의 예로 언급되기도 하지만, 지진 발생 메커니즘과의 관련성은 과학적으로 제시되지 않았다.
사진 촬영 시에는 태양에 가까운 곳에 나타나기 때문에 강한 빛에 의한 백색 붕괴를 피해야 한다. 구름의 두꺼운 부분에 태양이 숨는 순간을 포착하거나, 건물의 돌출된 부분 등을 이용하여 태양만 가리는 등의 방법이 있다.[20][21]
3. 2. 발생 조건 및 감별
무지개 구름은 작은 액적 또는 작은 얼음 결정이 개별적으로 빛을 산란시켜 발생하는 회절 현상이다. 더 큰 얼음 결정은 무지개빛을 생성하지 않지만, 다른 현상인 후광을 유발할 수 있다.[9]
무지개빛은 매우 균일한 물방울이 빛을 회절시키고(태양으로부터 10도 이내) 1차 간섭 효과(태양으로부터 약 10도 이상)에 의해 발생한다.[10] 이는 태양으로부터 최대 40도까지 확장될 수 있다.[11]
구름의 일부가 비슷한 크기의 작은 물방울 또는 얼음 결정을 포함하는 경우, 이들의 누적 효과가 색상으로 나타난다. 구름은 광학적으로 얇아야 하므로 대부분의 광선이 단일 물방울만 만나게 된다. 따라서 무지개빛은 주로 구름 가장자리나 반투명한 구름에서 관찰되며, 새로 형성되는 구름은 가장 밝고 다채로운 무지개빛을 생성한다. 얇은 구름 속 입자가 넓은 범위에서 크기가 매우 유사하면, 무지개빛은 코로나의 구조화된 형태, 즉 하나 이상의 유색 고리로 둘러싸인 태양이나 달 주변의 밝은 원형 디스크를 띤다.[9][12][13]
이 현상은 태양광이 구름에 포함된 물방울에 의해 회절되고, 그 정도가 빛의 파장에 따라 다르기 때문에 생기는 것으로, 대기광상 중 하나이다. 권운, 권적운, 권층운이나 고적운에서 나타나며, 바람에 의해 흩어진 적운에서 보이기도 한다. 또한, 성층권에서 발생하는 진주운도 유사한 회절에 의한 채운을 특징으로 하는 구름이다(진주운은 모두 채운을 가진다).[16][17]
채운의 채운은 순서대로 색이 배열된 일정 간격의 평행한 줄무늬를 기본으로 하며, 그것이 왜곡된 형태가 된다. 구름의 윤곽·가장자리에 평행한 줄무늬가 되는 경우가 많다. 구름의 물방울 입자(운립)의 크기가 고르고 균일할수록 선명한 색채가 된다.[17][14]
얇은 베일과 같은 권운이나 권층운에서는 구름의 어느 부분에서나 나타나지만, 가장자리 부분이 더 잘 보인다. 중심부가 두꺼운 권적운, 고적운, 적운에서는, 구름 조각이 태양 또는 달에 가까워졌을 때, 그 가장자리에 나타난다. 발달한 적운의 정상에 모자를 쓴 듯한 두건운·베일운에서도 종종 나타난다. 또한, 운립이 균일한 경우가 많은 렌즈 모양의 구름에서는 큰 것이 나타날 수 있다고 한다.[15][18]
태양(또는 달)으로부터 하늘에서의 겉보기 크기(시각도)가 10도 이내에서 나타나는 경우가 많지만, 20도 - 30도 이내에서 나타나기도 한다.[15][17]
한편, 태양을 중심으로 하는 동심원상으로 채운이 나타나는 광환과는 달리, 채운의 무늬는 태양으로부터의 동심원에 평행하지 않고 제각각이다. 또한 광환도 회절에 의해 일어나며, 유사한 구름에서 보인다.[15][19]
구름의 가장자리나 조각 구름에서 구름이 사라져 갈 때, 증발하기 전의 물방울은 표면 장력의 작용으로 같은 크기의 입자가 고르기 쉽다. 구름의 중심부는 굵은 입자, 바깥쪽은 가는 입자이지만, 그 크기의 변화가 작고 순서대로 띠 모양으로 배열되는 경우가 있으며, 이때 채운이 잘 보인다. 같은 크기의 입자는 회절을 거친 색이 동일하므로, 입자 직경의 분포가 줄무늬의 보임에 반영되어 있다.[14] 또한, 물방울(상공에서는 과냉각 물방울)뿐만 아니라, 미세 빙정의 구름에서도 발생한다는 연구가 있다.[19]
채운과 잘 혼동되는 것이 "환수평호"이다. 환수평호는 태양 고도가 58도 이상으로 높을 때(하절기를 주로 한 낮) 태양의 아래쪽에 나타나는, 수평선에 평행한(겉보기에는 약간 위로 휘어 보이는) 무지개색 채운의 띠로, 구름 속의 빙정에 의해 보인다.[20]
채운과 환수평호의 감별 포인트는 다음과 같다.
| 채운 | 환수평호 |
|---|---|
| 불규칙하고 굽은 띠 모양[16][20] | 수평선에 평행[16][20] |
| 태양 근처에서 보임[20] | 태양으로부터 일정 거리만큼(기준으로 팔을 뻗어 손바닥 두 개 분) 떨어져 있음[20] |
| 태양이 낮아도 보임[20] | 태양이 높아야 보임[20] |
| 색상이 여러 번 반복됨[20] | 보통 무지개 1개 분의 색상으로 위가 빨강, 아래가 남보라[20] |
또한, 채운은 환수평호와 함께 지진운의 예로 언급되기도 하지만, 지진의 발생 메커니즘과의 관련성은 과학적으로 제시되지 않았다.
사진 촬영에 있어서, 태양에 가까운 곳에 나타나기 때문에, 강한 빛에 의한 백색 붕괴를 피하는 궁리가 필요하다. 구름의 두꺼운 부분에 태양이 숨는 타이밍에 찍거나, 건물의 돌출된 부분 등을 이용하여 태양만 가려지도록 하는 등의 방법이 있다.[20][21]
4. 한국 문화와의 관련
채운은 경운, 서운 등으로도 불리며, 불교에서는 햇무리와 함께 사찰의 낙성, 개안법요 등에 오색 채운으로 자주 언급되는, 불교적으로 중요한 때에 발생하는 현상으로 인식되었다. 극락정토에서 아미타여래가 보살을 거느리고 오색 구름을 타고 오는 『래영도』에도 묘사되어 있으며[15], 상서로운 징조 중 하나로 여겨졌다.
실제로는 특정 기상 조건이나 대기 상태에 의해 발생하는, 드물지 않은 대기 현상이지만, 특정 사상, 행사와 결부되어 인식되는 경우가 많았다고 생각된다.
5. 사진 촬영
채운을 사진으로 촬영할 때는 강한 태양광 때문에 발생하는 백색 붕괴를 피하는 것이 중요하다.[20][21] 이를 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.
6. 실험 재현
컵과 뜨거운 물을 준비하고, 바람이 없는 방 안에서 컵에 뜨거운 물을 붓는다. 끓는점에 가까운 온도에서는 수증기가 너무 심하므로, 물의 온도를 조절하여 관찰하기 쉬울 정도로 완만하게 조절하는 것이 좋다. 여기서 빛을 쏘아, 정면이 아닌 비스듬히 30도 정도에서 보면, 흔들리는 수증기 안에 색채가 나타나는 순간이 있다. 이것이 회절에 의한 색채로 채운과 같은 것이다. 방을 어둡게 하고, 햇빛이나 손전등을 사용해도 좋지만, 빛을 모아서 쏘면 더욱 좋다.[14]
7. 갤러리
참조
[1]
논문
In Praise of Altocumulus
1988-06-01
[2]
웹사이트
Answers.com – Sci-Tech Dictionary: irisation
http://www.answers.c[...]
[3]
APOD
An Iridescent Cloud Over Colorado
2007-11-25
[4]
웹사이트
Iridescent Clouds
http://www.atoptics.[...]
Atmospheric Optics
[5]
논문
Cirrus cloud iridescence: a rare case study
2003-01-01
[6]
웹사이트
Nacreous Clouds
https://www.atoptics[...]
Atmospheric Optics
[7]
PDF
PHOTOMETEORS
http://tierra.rediri[...]
[8]
서적
The Cloudspotter's Guide
https://books.google[...]
[9]
웹사이트
Cloud Iridescence
https://skybrary.aer[...]
2022-08-19
[10]
서적
Color and Light in Nature
https://books.google[...]
[11]
PDF
PHOTOMETEORS
http://tierra.rediri[...]
[12]
웹사이트
Corona
http://www.atoptics.[...]
Atmospheric Optics
[13]
논문
Icy wave-cloud lunar corona and cirrus iridescence
2011-08-12
[14]
서적
1995
[15]
서적
2017
[16]
서적
巻雲の彩雲
2011
[17]
서적
オックスフォード気象辞典
2005
[18]
서적
頭巾雲, 虹色の巻積雲, 高積雲の彩雲
2011
[19]
논문
Coronas and Iridescent Clouds
2002
[20]
뉴스
Iridescent cloud? Or circumhorizon arc?
https://earthsky.org[...]
EarthSky
2020-06-23
[21]
서적
2017
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