붉은색 눈이 있다? 없다?

겨울은 눈의 계절이기도 합니다. 하늘에서 내리는 순백의 눈으로 온 세상이 하얗게 뒤덮인 모습에 평화로움을 느끼기도 하고, 쌓인 눈으로 눈사람을 만들거나 눈싸움을 하는 등 신나는 활동을 할 수 있습니다. 그러나 한편으로는 눈이 많이 내리는 날은 차량 정체로 인한 도로 혼잡, 폭설로 인한 피해 등과 같이 불편을 초래하기도 합니다. 

우리가 겨울철 흔히 볼 수 있는 눈에 대한 흥미로운 과학 상식들을 살펴봅시다.

1. 눈은 항상 흰색일까요?

우리가 흔히 볼 수 있는 눈은 흰색입니다. 그렇다면 흰색이 아닌 붉은색, 초록색을 띠는 눈은 없을까요? 하늘에서 내리는 눈은 아니지만 극지방에서는 봄과 여름에 수박처럼 붉게 물든 눈을 볼 수 있다고 합니다.

19세기 후반 조류학자인 로버트 코다는 현미경 관찰을 통해 붉은색 눈의 비밀을 밝혀냈습니다. 붉은색 눈은 단세포 생물인 조류의 작용으로 생기는 현상이었습니다. 조류가 성장할 수 있는 가장 좋은 환경은 10℃이므로, 조류는 겨울 동안 쌓인 눈 밑에서 잠을 자고 따뜻한 봄이 되면 토양과 나무, 곤충 등으로부터 영양분을 흡수해 성장합니다. 성장한 조류는 꼬리 모양의 구조를 이용해 눈의 표면으로 올라오며, 표면에 도달한 후 꼬리를 잘라냅니다. 이 잘린 부위가 붉게 보이기 때문에 눈이 붉게 물든 것처럼 보입니다.

2. 눈 결정은 모두 같은 모양일까요?

자연 상태의 눈송이에서 똑같은 모양의 눈 결정을 찾기는 어렵습니다. 구름 속의 물방울이 얼어서 만들어지는 눈 결정은 모두 각각 서로 다른 모양을 띱니다. 모두 다른 모양이지만 대체로 육각형을 기본 구조로 하고 있습니다. 물이 얼 때 물 입자들이 육각형 모양으로 만들어지기 때문입니다. 구름 속에서 만들어진 씨앗 결정이 온도, 습도, 압력, 먼지 등 여러 가지 요인에 영향을 받아 육각형을 기본 구조로 하는 다양한 모양의 눈 결정으로 자라게 됩니다.

3. 다양한 모양의 눈 결정의 공통점은 무엇일까요?

수많은 모양의 눈 결정이 가진 공통적인 특징은 바로 대칭입니다. 대칭은 점이나 선 또는 평면을 기준으로 양쪽의 모양이 같은 것을 뜻합니다. 대부분의 눈 결정은 가로선과 세로선을 기준으로 반으로 접었을 때 정확하게 포개지는 상하좌우 대칭의 모양을 하고 있습니다.

4. '쌍둥이 눈송이'가 있을까요?

"세상에 똑같은 모양의 눈 결정은 하나도 없다."

1885년 세계 최초로 눈 결정 모양을 촬영한 윌슨 벤틀리의 말입니다. 눈이 떨어지는 속도는 초당 30~100cm로 대개 상충 기온은 영하권이고, 땅의 온도가 2℃ 이하일 때 내립니다. 눈 결정 모양은 6천 가지가 넘는데, 기온과 수증기의 양, 습도 등에 따라 그 모양이 달라지기 때문입니다. 무수한 변형이 있음에도 눈 결정은 대부분 여섯 개의 가지를 가지고 있는 육각형 모양입니다. 그런데 눈 결정이 모두 제각각이라는 과학 상식에 도전이라도 하듯, 미국의 케네스 리브레히트 교수는 '쌍둥이 눈 결정'을 만들었습니다. 이것은 원하는 구조로 눈 결정이 성장할 수 있도록 온도와 습도를 조절한 실험실 환경에서 이루어졌습니다. 자연에서는 찾아보기 힘들더라고 인공적인 실험 장치를 통해 원하는 구조의 눈 결정을 만들어 낸 것입니다.

5. 눈 결정체가 만들어지는 원리

㉮ 얼음 결정 모서리 부분에 6개의 가지가 생김

㉯ 작은 물방울이 얼어서 둥근 얼음 알갱이가 됨

㉰ 축축해진 핵에 수증기가 더 많이 달라붙어 작은 물방울이 만들어짐

㉱ 얼음 알갱이에 수증기가 더 많이 달라붙어 육각형의 얼음 결정이 만들어짐

㉲ 수증기가 차가운 핵에 달라붙어 핵이 축축해짐

㉳ 아름다운 눈 결정이 생겨남

눈이 만들어지는 과정은 비처럼 구름 알갱이가 모여서 만들어지기는 하지만 비하고는 달라, 여름에 시원한 아이스크림이 들어 있는 냉장고 벽에 마치 눈처럼 붙어 있는 성에나, 겨울 아침에 밖에 세워 놓은 차의 유리창에 잔뜩 붙어 있는 성에를 본적이 있지요? 눈은 그 성애와 같은 똑같은 방법으로 만들어지는 것입니다.

6. '눈의 결정 모양' 첫 발견자는?

눈의 결정 모양을 처음 발견한 사람은 윌슨 벤틀리인데요. 그는 15세 때 생일 선물로 부모님께 받은 현미경으로 눈을 관찰했다고 합니다. 결정을 관찰하기까지 2년간의 시행착오를 겪었는데요. 그는 마침내 결정 모양을 카메라에 담을 수 있었답니다. 이 후 그의 남은 일생동안 눈 결정 모양을 포착하는

데 힘을 쏟았는데요. 평생 총 5000개가 넘는 결정 모양을 발견했다고 합니다. 그가 사진을 매우 잘 찍었기 때문에 굳이 현대 과학자들이 결정 사진을 다시 찍을 필요가 없을 정도라는데요. 고향인 미국 버몬트에는 그가 찍은 눈의 결정 사진들이 보관돼 있답니다. 47년에 걸쳐 9권의 공책에 일일이 관찰 기록을 작성했다는데요. 눈의 결정을 연구하기 위한 그의 집념과 노력이 경이롭습니다.