구름이 만드는 기상현상 – 무지개, 후광, 빛기둥

1. 무지개 – 빛과 물방울이 만드는 하늘의 스펙트럼

무지개는 구름이 직접 생성하는 기상현상은 아니지만, 대기 중에 떠 있는 작은 물방울과 햇빛이 만나 빚어내는 광학적 산물이다. 비가 그친 직후, 구름 사이로 햇빛이 비스듬히 들어올 때 나타나는 무지개는 빛의 굴절, 반사, 분산이라는 물리적 원리가 만들어낸 하늘의 스펙트럼이다. 태양빛이 대기 중의 물방울 안으로 들어가 굴절하면서 파장이 나누어지고, 내부에서 한 번 이상 반사된 뒤 다시 대기 밖으로 나올 때 색이 분리된다. 이 과정에서 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라의 일곱 가지 색이 일정한 순서로 배열된다.

무지개는 항상 태양과 반대 방향에 나타난다. 즉, 태양이 서쪽에 있으면 무지개는 동쪽 하늘에 걸린다. 이는 빛이 물방울 속에서 굴절되는 각도(약 42도)가 일정하기 때문이다. 무지개의 크기와 밝기는 빗방울의 크기와 공기 중의 습도, 그리고 햇빛의 강도에 따라 달라진다. 큰 빗방울일수록 색이 선명하고, 작은 빗방울일수록 흐릿하고 부드러운 무지개가 나타난다. 때로는 이중 무지개도 볼 수 있는데, 이는 빛이 물방울 내부에서 두 번 반사되며 나타나는 현상으로, 바깥쪽 무지개는 색의 순서가 반대가 된다.

무지개 촬영 시에는 광각 렌즈를 사용하고, 태양을 등지고 서야 전체 아치를 담을 수 있다. 색을 선명하게 표현하려면 **편광 필터(PL 필터)**를 사용해 대기 중 반사광을 줄이는 것이 좋다. 특히 비구름이 서서히 흩어지는 시점은 하늘에 남아 있는 습기와 빛이 최적의 조건을 만들어 무지개가 가장 선명하게 나타난다. 비행기나 높은 산 정상에서도 무지개를 관찰할 수 있는데, 이 경우 원형 무지개를 볼 가능성이 있다. 지상에서는 지면 때문에 반원만 보이지만, 고도에서는 하늘과 땅을 가리지 않으므로 완전한 원 형태가 드러난다.

무지개는 단순히 시각적 아름다움뿐 아니라, 많은 문화권에서 희망과 약속의 상징으로 여겨졌다. 하와이에서는 무지개를 '하늘의 다리'라 부르며 신과 인간을 연결하는 매개체로 믿었고, 북유럽 신화에서는 '비프로스트'라는 무지개 다리가 신들의 세계와 인간 세계를 잇는다고 전해진다. 이러한 상징성은 현대에도 이어져, 무지개는 여전히 긍정적 메시지를 전하는 대표적인 자연 현상으로 사랑받고 있다.

 

2. 후광(Halo) – 얼음 결정이 만든 빛의 고리

후광은 태양이나 달 주위에 나타나는 빛의 고리 현상으로, 대기 중 높은 고도(약 5~10km)의 권운 속에 있는 육각형 형태의 얼음 결정이 빛을 굴절시키며 발생한다. 얼음 결정은 작은 프리즘처럼 작용하여 특정 각도(대체로 22도)에서 빛을 꺾어 우리 눈에 고리 형태로 보이게 만든다. 태양 후광은 해무리, 달 후광은 달무리라고 부르며, 그 형태와 밝기에 따라 다양한 종류로 나뉜다.

후광은 흔히 맑은 날씨에 나타난다고 생각하기 쉽지만, 실제로는 고층권에 얇게 깔린 권운이 있을 때 발생한다. 권운은 비를 직접 내리지 않지만, 그 존재는 곧 대기 상층부에 습도가 높고 얼음 결정이 형성될 수 있음을 의미한다. 그래서 전통적으로 후광이 보이면 비나 눈이 올 가능성이 높다고 여겨졌다. 실제로 기상학적으로도 후광은 종종 저기압 전선이 접근하고 있음을 시사한다.

관찰 시 태양 후광은 눈부심이 강하므로 태양을 직접 바라보지 말고 손이나 건물로 가려 시야를 조절해야 한다. 카메라 촬영 시에는 조리개 값을 높여(예: f/16 이상) 태양의 플레어 현상을 줄이고, 원 형태가 뚜렷하게 나타나도록 해야 한다. 달 후광은 밝기가 약하기 때문에 장노출로 찍는 것이 좋다. 후광이 진하게 나타나는 날은 대기 중 수분이 많고, 얼음 결정의 크기가 크다는 것을 의미하므로, 이러한 날은 기상 변화가 급격하게 일어날 가능성이 크다.

후광의 색상은 무지개처럼 뚜렷하게 구분되지 않지만, 안쪽은 약간 붉고 바깥쪽은 푸른 빛을 띤다. 이는 빛의 파장이 굴절되며 분리되는 정도가 무지개보다 약하기 때문이다. 그럼에도 후광은 그 독특한 형태와 크기 때문에 많은 사진가들이 매료되는 피사체이며, 특히 고산지대나 극지방에서는 더욱 선명한 후광을 자주 볼 수 있다.

 

3. 빛기둥(Light Pillar) – 얼음 결정이 만든 수직 빛의 환상

빛기둥은 일출 직전이나 일몰 직후, 또는 밤에 인공조명 위로 수직으로 솟아오르는 빛의 기둥 현상이다. 이 현상은 대기 중에 떠 있는 판상(板狀) 형태의 얼음 결정이 빛을 반사하면서 만들어진다. 빛기둥은 주로 겨울철, 특히 영하의 날씨에서 잘 발생하는데, 이는 공기 중의 수증기가 얼어 작은 결정이 되어 부유할 때 가장 뚜렷하게 나타나기 때문이다.

태양빛이 만든 빛기둥은 태양기둥(Sun Pillar), 달빛이 만든 것은 문기둥(Moon Pillar), 인공조명에 의해 나타나는 것은 **도시 빛기둥(City Light Pillar)**로 불린다. 태양기둥과 문기둥은 일출·일몰 시각에, 도시 빛기둥은 추운 겨울밤 대기 중 수증기가 얼어 있을 때 잘 보인다.

관찰 팁으로는, 빛기둥이 나타나는 날은 대기 중 습도와 기온 차가 크기 때문에 맑은 날씨와 안개 낀 날씨가 번갈아 나타날 수 있다. 또한 빛기둥은 빛의 강도와 얼음 결정의 배치 상태에 따라 길이와 선명도가 달라진다. 공기 중 얼음 결정이 수평을 잘 유지할수록 빛기둥은 곧게 길게 뻗는다.

사진 촬영 시에는 ISO를 높이고, 삼각대를 사용해 장노출로 빛기둥의 형태를 선명하게 담는 것이 좋다. 특히 도시의 빛기둥은 여러 색상이 혼합되어 몽환적인 분위기를 만들어내므로, 노출 시간을 조절해 색의 번짐을 최소화하면 인상적인 작품을 얻을 수 있다.

 

4. 기상학과 문화 속에서의 의미

이 세 가지 현상(무지개, 후광, 빛기둥)은 모두 대기 중 수분의 상태와 빛의 상호작용에서 비롯되지만, 각각의 발생 원리와 관찰 조건은 크게 다르다. 무지개는 빛의 굴절·분산·반사가 물방울에서 일어나고, 후광과 빛기둥은 주로 얼음 결정에서 빛이 굴절되거나 반사되며 나타난다. 이러한 차이는 대기 상태에 따라 하늘의 색과 형태가 변화하는 이유를 잘 보여준다.

문화적으로도 이 세 현상은 오래전부터 신화, 전설, 예술 속에서 중요한 상징으로 등장했다. 무지개는 희망과 약속의 상징, 후광은 신성함과 영광의 상징, 빛기둥은 초자연적 현상이나 신의 메시지로 해석되기도 했다. 현대에도 이러한 해석은 여전히 예술과 사진, 문학에서 영감을 주는 소재로 활용되고 있다.

기상학적으로는 이러한 광학 현상을 관찰하고 분석함으로써 대기의 온도, 습도, 구름의 종류와 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 무지개는 강수 직후 구름층의 위치와 두께를, 후광은 상층 대기 중 얼음 결정의 밀도와 분포를, 빛기둥은 지표 부근의 기온과 습도 상태를 파악하는 데 도움이 된다.

이렇듯 구름이 만드는 기상현상은 단순한 아름다움 이상의 의미를 가지며, 자연과 과학, 그리고 인간의 감성을 동시에 자극하는 독특한 하늘의 언어라고 할 수 있다.