[영화 속 과학] 마션(2015) - 화성에서 노을은 지구와 같이 붉게 보일까... 노을의 원리와 화성의 대기

2015에 개봉한 영화 '마션'은 '화성에서의 삼시세끼'라는 놀림을 받긴 했지만, 화성의 척박한 환경을 잘 묘사해 지금도 대표적인 과학 영화로 거론된다. 마션에서 영화 내내 보이는 화면은 붉은색의 화성 표면이다. 이는 화성의 표면 토양에 붉은색의 산화철이 많이 포함되어 그렇다. 화성은 물이 없기 때문에 (흔적은 있지만) 지표가 매우 건조해 먼지가 발생하기 좋은 환경이다. 또한 중력이 약해 (지구의 0.38배) 한번 떠 오른 먼지가 잘 가라앉지도 않는다. 모래폭풍이 한 번 발생하면 최대 300여일까지도 유지된다는 연구가 있을 정도다.
 

영화 마션 중 한 장면

 
즉. 화성은 지구에 비해 얇은 대기(지구의 1%)를 가지고 있으며, 먼지가 많다. 이럴 경우 지구와는 전혀 다른 색깔의 노을을 볼 수 있다. 영화 마션에서는 해질녘에도 항상 붉은 색의 대기 모습을 보여주는데, 실제로 우리가 화성에서 노을을 관측하면 파란색의 노을을 관측할 수 있을지도 모른다.
 

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그 전에 노을의 생성 원리를 알아보자. 빛은 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보 등 여러가지 색이 합쳐져 흰색으로 보인다. 각 색깔은 파장이 모두 다른데, 파란색 계열의 빛은 파장이 짧고, 빨간색 계열은 파장이 길다. 문제는 공기입자가 파장이 짧은 파란색 빛을 잘 산란시킨다는 것이다.
 

붉은 노을이 생기는 원리

 
노을이 질 때에는 태양의 고도가 낮아져 빛이 대기를 통과하는 거리가 길어진다. 빛이 긴 대기를 통과하면서 파란색 빛이 거의 모두 산란되고 붉은색 빛만 남게되는데, 이 붉은색 빛이 우리눈에 도달하면서 노을이 붉게 보이는 것이다.
 

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한편 화성은 대기가 얇다. 즉, 해질녘 태양의 고도가 낮아져도 빛을 산란시키는 공기의 양이 극히 적다. 또한 공기에 비해 입자의 크기가 큰 먼지들은 모든 파장의 빛을 다 산란시키는 '미이산란'을 한다. 즉, 대기의 산란 효과가 극히 적어 지구의 평소 낮과 같은색인 파란색 하늘을 볼 수 있게 되는 것이다. 이는 대기가 적은 대부분의 행성에서 공통적으로 볼 수 있는 현상이기도 하다.