01 / WHY ROUND
빛무늬는 틈이 아니라 태양의 모양입니다
나뭇잎 사이의 틈은 삼각형이거나 길고 가늘거나 그 밖의 여러 모양입니다. 그런데 땅의 빛무늬는 둥글 수 있습니다. 투영되는 것은 틈의 형태가 아니라 태양의 형태입니다.
틈이 땅까지의 거리에 비해 충분히 작으면 핀홀처럼 작동합니다. 태양의 각 지점에서 온 빛이 틈을 직선으로 통과해 땅에 태양의 축소된 상을 만듭니다. 태양이 둥글기 때문에 상도 둥급니다.
틈이 너무 크거나 땅까지의 거리가 너무 짧으면 이 조건이 성립하지 않습니다. 그때 땅에는 태양의 상이 아니라 틈 모양의 밝은 영역이 생깁니다. 어떤 날은 빛무늬가 뚜렷이 둥글고 어떤 날은 흐릿한 이유입니다.
02 / ECLIPSE
일식 때 빛무늬가 초승달 모양이 됩니다
부분일식이 진행되면 달이 태양의 일부를 가려 초승달 모양을 남깁니다. 빛무늬가 정말 태양의 이미지라면 땅의 빛무늬도 초승달이 되어야 합니다. 실제로 그렇게 됩니다.
나무 아래의 모든 빛무늬가 동시에 같은 방향을 향한 초승달 모양이 됩니다. 일식 때에만 관찰할 수 있는 현상으로, 나뭇잎 사이의 빛이 태양의 투영된 이미지임을 계산이 아니라 눈으로 확인할 기회입니다.
이 관찰은 오래되었습니다. 그리스어 『Problems』 제15권은 왜 사각형 틈을 지난 햇빛이 둥글어지고 일식 때 체나 나뭇잎, 깍지 낀 손가락 사이를 지난 빛이 땅에 초승달 모양을 만드는지 묻습니다.
03 / SAFETY
태양을 직접 보지 마세요
일식을 관찰할 때 태양을 직접 보지 마세요. 작은 구멍을 통해 보는 것도 안전하지 않습니다. 구멍에 눈을 대고 태양을 보면 눈을 다칠 수 있습니다.
안전한 방법은 투영상을 보는 것입니다. 땅이나 흰 종이에 맺힌 이미지를 보면 태양을 직접 보는 것이 아닙니다. 나뭇잎 사이의 빛무늬를 관찰하는 것도 이 투영 방식을 이용합니다.
태양을 향한 카메라나 휴대전화 렌즈에도 주의하세요. 자세한 절차는 NASA의 일식 안내와 같은 공공기관의 지침을 따르세요.
04 / SAME PRINCIPLE
핀홀 카메라와 같은 원리입니다
나뭇잎 사이의 빛무늬에 일어나는 일은 핀홀 카메라의 원리 그대로입니다. 작은 구멍, 직진하는 빛, 빛을 받는 표면이 있습니다. 다른 점은 구멍이 나뭇잎 사이의 틈이고 표면이 땅이며 피사체가 태양이라는 것뿐입니다.
핀홀 카메라에서도 큰 구멍은 이미지를 부드럽게 만듭니다. 넓은 틈이 흐릿한 빛무늬를 만드는 이유와 같습니다. 연결된 핀홀 카메라 페이지의 상자 모형에서 구멍 지름을 바꾸면 숫자와 투영 이미지로 그 관계를 확인할 수 있습니다.
05 / INTERACTIVE
틈을 바꾸고 땅을 관찰하기
나뭇잎 사이의 틈 크기와 땅까지의 거리를 바꾸어 보세요. 틈은 둥글지 않은데 빛은 둥글 수 있다는 점과, 틈을 키우면 언제 둥근 빛이 사라지는지 직접 확인할 수 있습니다.
INTERACTIVE / GAP SHAPE
나뭇잎 틈의 모양과 빛의 모양은 다릅니다
흔한 오해‘구멍이 둥글어서 빛도 둥글다.’
나뭇잎 사이의 틈은 거의 둥글지 않습니다. 그런데도 땅에 맺힌 빛은 둥글 수 있습니다. 땅에 닿는 것은 틈의 모양이 아니라 태양의 이미지이기 때문입니다.
틈의 각 지점이 태양의 상을 만들고, 그 상들은 틈의 폭만큼 어긋나 겹칩니다. 이 모형은 그 겹침을 태양 원반 위에 틈 모양의 도장을 찍는 방식으로 그립니다.
- 태양 상의 크기
- 37.0 mm
- 틈 ÷ 태양의 상
- 0.38
- 빛무늬의 퍼짐(근사)
- 51.0 mm
- 보이는 모습
- 둥글게 보입니다. 태양의 모습을 보고 있습니다
즉
01작은 틈은 작은 도장을 만들고, 전체 배열은 태양의 원반처럼 보입니다. 이것이 둥근 나뭇잎 사이 빛무늬입니다.
02큰 틈은 큰 도장을 만들며 겹친 모양이 틈 자체와 비슷해집니다. 더는 둥글지 않습니다.
03부분일식 때 초승달 모양의 빛무늬도 같은 원리입니다. 투영되는 것은 태양이므로 태양의 모양이 바뀌면 빛무늬도 바뀝니다.
06 / REFERENCES