태양의 색깔은?

한낮의 태양은 맨눈으로 바라볼 수 없을 정도로 밝지만, 일출과 일몰 시 태양은 맨눈으로 바라볼 수 있다. 그렇기 때문에 인간은 일출, 일몰 시 태양의 색인 붉은색을 태양의 색이라고 생각하는 경우가 대부분이다. 또한 흐린 날이나 안개가 짙은 날에 중천의 해가  노란색에 가까운 색으로 보이기 때문에 이것을 태양 본연의 색으로 생각하는 사람들도 많다. 하지만, 실제 태양의 색은 흰색 또는 옅은 청백색에 가깝는 사실을 알고 있는가? 이것은 여름철 맑은 날에 높게 뜬 태양을 보면 알 수 있다. 실제로 대기 효과가 적용되지 않는 우주 공간에 나가서 태양을 보면 거의 옅은 청백색에 가깝게 보인다. 별들의 표면 온도와 색깔 관계를 보면 이해가 쉽다. 별들의 색깔은 크게 O형(청색), B형(청백색), A형(백색), F형(황백색), G형(황색), K형(주황색), M형(빨간색)으로 나뉜다. 온도에 따른 색깔 차이이다. 빨간색은 온도가 가장 낮을 때 띄며 온도는 3,500도 이하이다. 그리고 주황색은 3,500도~5,000도의 온도를 지닌 별들이다. 5,000~6,000도의 별은 황색을 띄며, 태양이 바로 이 G형인 황색 별에 포함된다. 그다음 황백색 별들은 6,000~7,500도, 백색 별들은 7,500~11,000도이며 대표적으로 직녀성이 있다. 11,000~25,000도의 별들은 청백색이며 시리우스 별이 있고, 마지막으로 25,000도 이상의 온도의 별들은 청색을 띈다. 사람 눈에 존재하는 3가지의 원추세포에서 감지하는 붉은색, 녹색, 푸른색이 합쳐지면 흰색이 되는데, 태양빛은 이 삼원색이 적절하게 섞인 편이다. 좀 더 정확히 말하자면 인류가 태양을 기준으로 빛을 인식하도록 진화했기 때문에 태양빛이 흰색에 가깝게 보인다고 할 수 있다. 그래서인지 중화권 사람들은 해를 흰색으로 인식하는데, 대만 국기의 흰 태양(청천백일만지홍기)이 그 예이다. 태양 광구(표면) 온도는 5778 켈빈(절대온도)으로, 이는 분광형에서 G형에 속한다. 플랑크의 흑체복사법칙과, 그로부터 유도되는 빈의 변위 법칙에 따라 태양의 온도에서 가장 많이 나오는 전자기파의 파장 대역을 고르면 약 500nm정도가 되는데, 사실 이 파장은 노란색보다는 녹색, 혹은 청록색에 가깝다. 물리학적으로도 태양이 노란색 별이라는 말은 틀렸다. 그럼에도 태양이 초록색으로 보이지 않는 이유는 태양빛에는 삼원색이 섞여 있기 때문이다. 태양의 중심부는 섭씨 1,500만 켈빈이다. 여러 문화권에서 태양이 노란색 혹은 붉은색으로 주로 표현되는 이유는 언급했듯이 노을이 질 때 보이는 색깔을 태양의 실제 색으로 착각했기 때문이다. 대낮에는 태양이 너무 밝기 때문에 자세히 볼 기회가 없고 색을 판별하는 것 또한 어렵지만 뜨거나 질 때의 태양은 대기 소광 덕분에 붉은색 혹은 노란색으로 빛나는 광구를 확인할 수 있을 만큼 충분히 어둡게 보이기 때문이다. 이렇게 태양의 색이 변하는 이유는 레일리 산란(Rayleigh Scattering)[6] 때문이다. 빛이 지구 대기를 구성하는 분자들에 부딪혀 산란되어 사방팔방으로 흩어질 때는 레일리 산란 특성을 보이는데, 이 레일리 산란의 경우 짧은 파장의 빛이 긴 파장의 빛보다 산란이 더 잘 된다. 수치상으로 말하자면, 진동수의 네 제곱에 비례한다.