원뿔과 지평선

왜 반원일까

그림자 점에서 42° 떨어진 방향을 모두 이으면, 내 눈을 꼭짓점으로 하는 원뿔이 됩니다. 원뿔이 하늘과 만나는 곳은 동그라미이고, 이것이 무지개입니다. 그런데 그림자 점이 지평선 아래에 있어서 동그라미의 아래쪽은 땅에 가려 보이지 않습니다. 그래서 무지개는 아치 모양으로 보입니다.

왜?해가 높이 뜰수록 그림자 점은 더 아래로 내려가고, 무지개도 함께 낮아집니다. 해가 약 42°보다 높이 뜨면 무지개 전체가 지평선 아래로 숨습니다. 그래서 땅에서 보는 무지개는 아침이나 늦은 오후에 많이 보입니다.

더 알기해가 지평선에 걸려 있을 때(해 높이 0°)는 그림자 점이 지평선에 오고, 무지개가 정확히 반원이 됩니다. 이때 무지개가 가장 높고 크게 보입니다. 아래 막대로 해 높이를 바꿔 보세요.

무지개 꼭대기 높이

27°

무지개 꼭대기

42° − 해 높이

무지개가 숨는 해 높이

약 42° 넘게

물의 굴절률 식(IAPWS, 20 °C)과 빛의 꺾임·반사 식으로 계산