얼음은 투명한데 눈(Snow)은 하얗게 보이는 이유

겨울에 내린 눈을 보면 항상 눈은 하얗게 보이는 이유 때문에 고개를 갸웃거렸다. 얼음은 맑고 투명한데 같은 물인데도 눈은 왜 하얗게만 보일까. 그 차이를 알고 나니 눈이 쌓인 풍경이 더 신기하게 느껴졌다.

눈은 하얗게 보이는 이유의 핵심은 수많은 결정면

눈은 수많은 작은 얼음 결정이 모여 만들어진 것이다. 결정 하나하나는 투명하지만, 모양이 복잡하고 표면이 울퉁불퉁하다. 빛이 이 결정들에 닿으면 한 방향으로 지나가지 못하고 여러 방향으로 튕겨 나간다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 바로 이 난반사와 산란 때문이다. 모든 색깔의 빛이 고르게 반사되어 우리 눈에 들어오면 흰색으로 인식된다. 예전에 함박눈이 내릴 때 손으로 받아 본 적이 있다. 가까이서 보면 반짝이지만 멀리서 보면 그냥 하얀 덩어리로만 보였다.

투명한 얼음과 다른 구조적 차이

큰 얼음 덩어리는 표면이 비교적 매끈하고 내부가 균일하다. 빛이 들어가서 거의 직진으로 빠져나오기 때문에 투명하게 보인다. 반면 눈은 결정과 결정 사이에 공기층이 잔뜩 끼어 있다. 빛이 공기와 얼음 경계를 수없이 만나면서 산란된다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 이 공기층과 복잡한 경계면 때문이다. 유리를 통째로 보면 투명하지만 가루로 부수면 하얗게 보이는 것과 같은 원리다. 팥빙수 얼음 가루가 하얗게 보이는 것도 비슷한 현상이다.

빛이 모든 색을 고르게 반사하는 과정

햇빛에는 여러 파장의 빛이 섞여 있다. 눈이 이 빛을 받으면 특정 색만 흡수하는 게 아니라 거의 모든 색을 비슷한 비율로 튕겨 낸다. 반사된 빛들이 합쳐지면 우리 눈에는 흰색으로 느껴진다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 바로 이 균등한 산란이다. 눈이 두껍게 쌓일수록 빛이 더 많이 튕겨 나와서 더 밝고 하얗게 보인다. 스키장에서 눈밭이 유난히 눈부신 이유도 반사율이 높기 때문이다.

공기 방울이 만들어 내는 추가 효과

물이 얼면서 공기가 빠져나가지 못하면 얼음 속에도 공기 방울이 생긴다. 그때 그 얼음은 투명하지 않고 뿌옇게 하얗게 보인다. 눈은 결정 자체가 공기와 뒤섞여 있어서 이 효과가 훨씬 강하다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 공기층이 빛을 더 어지럽게 만들기 때문이기도 하다. 천천히 얼린 맑은 얼음은 공기가 거의 없어서 투명하고, 빠르게 언 얼음은 공기가 남아 하얗게 보이는 차이를 직접 비교해 보면 이해가 더 쉽다.

눈이 쌓인 풍경이 하얗게 빛나는 순간

눈은 하얗게 보이는 이유 덕분에 겨울 풍경이 유난히 밝고 깨끗하게 느껴진다. 결정 하나하나는 투명한 얼음인데, 모여서 공기와 함께 빛을 산란시키면서 흰색이 된다. 다음번에 눈이 내리면 그 하얀 표면 아래에서 빛이 수많은 면을 타고 튕기고 있다는 걸 떠올려 볼 것이다. 같은 물인데도 형태만 바뀌면 전혀 다르게 보이는 자연의 장난이 재미있다.