[비주얼 과학교과서] 신풍초의 보물을 찾아라!

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스토리 따라잡기

멀리 있어도 가까운 것


교장 선생님의 힌트를 듣고 나니 시원이는 더 혼란스러워졌어요.

“멀리 있어도 가까운 것? 도대체 그게 뭐지?”

이대로 퇴학인가 하는 생각에 얼굴이 새하얗게 질린 시원이에게 지원군 선배가 말했어요.

“백지장도 맞들면 낫다고 하잖아? 우리 모두 머리를 모아 생각해 보자!”

시원이가 퇴학 위기라는 이야기에 친구들이 모두 기숙사로 모였어요. 전학 온 지 얼마 되지 않았는데도 이렇게 많은 친구들이 걱정해 주고 있다는 생각에 시원이는 코끝이 찡해졌답니다. 지원군 선배가 먼저 이야기를 꺼냈어요.

“교장 선생님이 정말 아끼는 것을 찾아내면 시원이의 퇴학을 막을 수 있어. 힌트는 멀리 있어도 가까운 것!”

이 말을 듣고 파부르가 눈을 반짝이며 말했어요.

“그거 혹시 돋보기 아냐? 내가 곤충을 관찰할 때 자주 쓰는 건데, 멀리 있는 게 가깝게 보이더라고!”

“흠…, 그런데 돋보기가 교장 선생님이 정말 아끼시는 물건일까?”

이때 조용히 있던 오로라가 결정적인 말을 꺼냈어요.

“돋보기보다는 망원경 아닐까? 아주 멀리 있는 것도 가깝게 보여 주잖아!”

“그래! 바로 그거야! 망원경!”

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오목볼록~, 렌즈의 이용

돋보기와 망원경, 카메라, 안경은 모두 렌즈를 이용해 우리 생활을 편리하게 해 주는 도구예요. 렌즈는 유리나 플라스틱 등 투명한 물질을 오목하거나 볼록하게 만들어 빛이 퍼지거나 모이게 하는 기구지요.

오목렌즈는 빛이 꺾여서 퍼지게 해요. 하지만 왼쪽의 그림처럼 우리는 빛이 직진해서 우리 눈이 보이는 것이라고 생각하기 때문에, 빛이 직진한 연장선에 물체가 있는 것으로 봐요. 그래서 실제보다 물체가 작게 보인답니다.

한편 볼록렌즈는 빛을 꺾어서 모이게 하므로 물체가 더 크게 보여요. 그런데 재미있게도 볼록렌즈의 경우 멀리 있는 물체는 오히려 거꾸로 작게 보인답니다. 볼록렌즈를 통과한 빛은 한점으로 모이는 초점을 지난 뒤, 다시 퍼지게 돼요. 이 지점에 우리가 보는 상이 맺히기 때문에 거꾸로 된 작은 상을 보게 된답니다.

볼록렌즈를 사용해 멀리 있는 것을 크게 보여주는 굴절망원경에는 물체에서 나온 빛을 모으는 역할을 하는 대물렌즈와, 모인 빛을 꺾이도록 해서 크게 보이게 하는 접안렌즈가 쓰여요. 접안렌즈가 물체를 얼마나 확대할 수 있는지에 따라 멀리 있는 사물을 얼마나 크게 볼 수 있는 지가 결정된답니다.

융합 개념 파헤치기

개기월식 붉은 달의 비밀

그렇다면 빛은 왜 렌즈를 만나면 꺾이는 걸까요? 그 이유는 빛의 속력이 달라지기 때문이에요. 빛은 밀도가 낮은 공기에서 밀도가 높은 렌즈로 들어갈 때 속력이 느려져요.

아래 그림처럼 자동차를 생각하면 쉬워요. 빠른 속력으로 평평한 도로를 달리던 자동차가 디밭을 만나, 잔디에 닿은 바퀴는 속력이 느려져요. 하지만 도로 쪽의 바퀴는 여전히 속력이 빠르지요. 그래서 자동차의 진행 방향이 속력이 느려진 쪽으로 꺾이게 돼요. 빛도 이처럼 속력이 바뀌면서 꺾이는 것이랍니다. 이렇게 빛이 한 물질에서 다른 물질로 들어가면서 꺾이는 현상을 ‘빛의 굴절’이라고 해요.
 빛의 굴절 때문에 생기는 아주 신기한 현상도 있어요. 바로 개기월식 때 볼 수 있는 붉은 달이랍니다. 월식은 태양과 달 사이에 지구가 위치해서 지구의 그림자에 달이 가려지는 현상이에요. 지구의 그림자에 달의 일부분이 가려지는 부분월식과, 지구의 그림자에 달이 완전히 가리는 개기월식 이렇게 두 종류가 있지요.

개기월식이 일어나면 달이 지구 그림자에 가려지면서 점점 초승달 모양으로 사라져가요. 그런데 놀랍게도 지구의 그림자가 달을 완전히 가리면 갑자기 붉은 보름달이 나타나지요.

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태양빛을 받지 못한 달은 검게 보여야 하는데 왜 붉게 보이는 걸까요? 태양빛은 진공상태의 우주공간에서 밀도가 높은 지구 대기로 들어오면서 굴절을 일으켜요. 이렇게 굴절된 빛이 달까지 가기 때문에 달을 볼 수 있는 거지요. 이때 달이 붉게 보이는 이유는 빛의 ‘산란’ 때문이에요. 지구 대기로 들어온 빛은 대기 중의 입자에 의해 사방으로 퍼지는 산란이 일어나요. 푸른색의 빛은 거의 산란되어 지구 대기 밖으로 나가지 못하고, 상대적으로 대기를 잘 통과하는 붉은색의 빛만 달까지 갈 수 있어서 달이 붉게 보인답니다.
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글 : 현수랑 기자 hsr@donga.com
일러스트 : 이창섭
어린이과학동아 2016년 08호


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