무지개는 왜 항상 오후에, 그것도 등 뒤에 해가 있을 때만 뜰까?

소나기가 그친 뒤 하늘을 보면 무지개가 뜰 때가 있죠. 그런데 아무 때나, 아무 방향에서나 보이는 게 아니에요. 무지개가 뜨려면 태양, 물방울, 그리고 우리 눈이 정확한 각도로 놓여야 해요.

무지개는 어떻게 만들어질까요?

햇빛이 빗방울 속에서 꺾이고(굴절) 반사되면서 색깔별로 나뉘어 보이는 게 무지개예요. 빗방울 하나하나가 작은 프리즘 역할을 하는 셈이에요.

햇빛이 공기 중의 물방울(빗방울)을 통과하면서 굴절되고, 물방울 안쪽 면에서 한 번 반사된 뒤 다시 굴절되어 우리 눈에 도달해요. 이 과정에서 빛의 파장(색)마다 꺾이는 각도가 조금씩 달라서 빨강부터 보라까지 색이 분리되어 보이는 거예요. 바깥쪽이 빨강, 안쪽이 보라인 것도 이 각도 차이 때문이에요.

무지개는 왜 꼭 해를 등지고 봐야 보일까요?

무지개 빛은 해가 있는 반대 방향, 약 42도 각도에서 우리 눈으로 돌아오기 때문이에요. 해를 마주 보면 그 빛이 눈에 들어오지 않아요.

무지개가 보이려면 태양-물방울-관찰자가 이루는 각도가 대략 42도여야 해요(NOAA의 무지개 형성 원리 설명에서도 이 굴절·반사 원리를 확인할 수 있어요). 이 각도를 맞추려면 태양은 내 뒤쪽 낮은 위치에, 비가 내리는 구역은 내 앞쪽에 있어야 해요. 그래서 해를 마주 보고 서면 무지개를 볼 수 없고, 반드시 해를 등지고 서야 앞쪽 하늘에 뜬 무지개가 보이는 거예요.

무지개는 사실 내 그림자 머리 부분을 중심으로 한 커다란 원의 일부예요. 땅에 가려 아래쪽이 안 보일 뿐이라, 비행기나 높은 산에서는 동그란 원 모양 무지개를 볼 수도 있어요. 무지개는 보는 사람의 위치마다 다른 빗방울이 만든 빛이라, 바로 옆 사람과도 엄밀히는 서로 다른 무지개를 보는 셈이에요. 무지개를 향해 걸어가도 가까워지지 않고 계속 같은 거리만큼 물러나는 것처럼 보이는 것도 이 때문이에요.

무지개는 왜 유독 오후에 자주 보일까요?

해가 낮게 떠 있어야 무지개가 지평선 위로 올라오기 때문이에요. 태양 고도가 42도보다 높은 한낮에는 무지개가 땅 아래로 숨어버려요.

태양의 고도가 42도보다 낮아야 무지개가 지평선 위로 올라와 보여요. 한낮에는 해가 너무 높아서 무지개가 뜨더라도 대부분 지평선 아래로 가려 보이지 않아요. 반면 늦은 오후나 이른 아침처럼 해가 낮게 떠 있을 때는 조건이 맞아떨어져 무지개가 크고 선명하게 보여요. 특히 소나기가 잦은 여름 오후, 해가 서쪽으로 기울 때 동쪽 하늘에서 무지개를 자주 목격하게 되는 이유예요.

쌍무지개는 왜 생길까요?

빗방울 안에서 빛이 한 번 더 반사되면 바깥쪽에 두 번째 무지개가 생겨요. 이게 쌍무지개예요.

두 번째 무지개는 약 51도 각도에 생겨서 첫 번째 무지개보다 바깥쪽에 크게 걸려요. 반사가 한 번 더 일어나는 만큼 빛이 약해져 색이 더 흐리고, 색 순서도 첫 번째 무지개와 반대로 안쪽이 빨강이에요. 두 무지개 사이의 하늘이 유난히 어둡게 보이는 것도 신기한 특징이에요.

무지개를 더 잘 보려면 어떻게 해야 할까요?

비가 막 그치고 해가 다시 나오는 순간을 노리는 게 가장 좋아요. 이때 해를 등지고 반대편 하늘을 보면 돼요.

• 소나기가 지나간 늦은 오후, 비구름이 동쪽으로 물러가는 타이밍을 노려보세요
• 해를 등지고 섰을 때 내 그림자가 가리키는 방향 쪽 하늘을 살펴보세요
• 높은 곳이나 탁 트인 곳일수록 무지개가 더 크게, 온전하게 보여요
• 맑은 날 정원 호스로 물을 뿌릴 때도 해를 등지면 작은 무지개를 만들 수 있어요

자주 묻는 질문

Q. 무지개는 왜 둥근 모양인가요? 태양 반대쪽 한 점을 중심으로 42도 각도에 있는 빗방울들이 모두 같은 빛을 보내기 때문이에요. 그 점들을 이으면 원이 되고, 우리는 땅 위로 올라온 부분만 보는 거예요.

Q. 한낮에는 무지개가 절대 안 뜨나요? 해가 높은 한낮에는 무지개가 지평선 아래에 생겨 거의 보이지 않아요. 다만 계절과 위치에 따라 해가 낮은 겨울철에는 낮 시간에도 볼 수 있어요.

Q. 밤에도 무지개가 뜨나요? 드물지만 밝은 달빛으로 생기는 '달무지개'도 있어요. 빛이 약해서 우리 눈에는 대부분 하얗게 보여요.

다음에 소나기가 그치고 하늘이 개면, 해를 등지고 반대편 하늘을 살펴보세요. 조건만 맞으면 생각보다 자주 무지개를 만날 수 있어요. 웨더로니의 레이더로 비구름이 물러가는 방향을 확인하고, 지역별 오늘 날씨에서 소나기 예보와 일몰 시각을 함께 보면 무지개 만날 확률을 높일 수 있어요.