햇빛

햇빛

햇빛(Sunlight) 또는 태양광은 넓은 뜻으로 태양이 제공하는 전자기 복사의 스펙트럼이다. 한자로는 일광(日光)이라고도 한다. 지구에서는 햇빛이 대기를 통해 걸러져 태양이 수평에 있을 때 낮 동안 태양 복사가 행해진다. 태양에너지는 전파, 자외선, 적외선, 가시광선, 엑스선(X선), 감마선(γ선) 등의 전자기파가 되어 지구로 오는데, 흔히 햇빛은 가시광선을 가리킨다.

개요

햇빛은 태양에서 나오는 전자기파이다. 적외선과 가시광선의 비중이 높으며 태양이 G형 주계열성이기 때문에 생명체에 해로운 자외선 영역도 상당 부분 있다. 일반적인 대중들의 기준으로 햇빛은 태양이 발산하는 수많은 전자기파 중 눈이 감지할 수 있는 가시광선 영역의 빛만을 의미하며 반대로 '햇볕'은 태양이 비추면서 달궈지는 뜨거운 기운, 즉 피부로 느낄 수 있는 적외선 영역의 파장을 일컫는다. 이것이 관측되는 시간을 낮, 관측되지 않는 시간을 밤이라고 부른다. 햇빛의 반대격으로 주로 꼽히는 것이 밤에 비치는 달빛이지만 사실 달은 스스로 빛을 내지 않고 태양광이 달에 반사되어 비치는 것이기 때문에 엄밀히 말하면 달빛 또한 결국 햇빛이다. 태양은 절대로 맨눈으로 보면 안 된다. 잠깐잠깐 스쳐 지나가면서 보는 정도는 큰 문제가 없지만 수 초 이상 오랫동안 보게 되면 시력에 손상이 오고 지속되면 눈이 멀 수도 있다. 선글라스를 끼더라도 태양에 초점을 맞추고 계속 바라보면 시력이 손상될 수 있으며 정말로 태양이 보고 싶다면 용접 마스크를 준비하든가 전용 필터나 전용 망원경을 통해 봐야 한다. 카메라도 대낮 태양을 직접 여러 번 촬영하면 렌즈가 녹아 망가질 수 있는 경우가 있다.

에너지원

햇빛은 광합성의 에너지원으로서 지구상의 거의 모든 생명체를 먹여살리고 있다. 비, 바람, 구름 등 온갖 기상현상도 햇빛의 에너지가 지구 대기나 바다에 흡수되면서 발생한다. 화산재 등으로 인해 지상으로 들어오는 햇빛이 약간만 줄어들어도 기후가 변동되고 이는 곧 식량 문제와 직결된다. 혹은 대기 중에 수증기, 메탄 등이 과도하게 분포해서 흡수한 에너지가 잘 빠져나가지 못해도 문제가 된다. 극단적인 예이지만 형성 당시의 지구에서는 바로 이것 때문에 지표는 금성과도 같았고 암석이 녹을 정도였다. 인간이 현대에 사용하는 에너지는 대부분이 햇빛을 기반으로 한다. 석유, 석탄 등 화석연료는 햇빛으로 살아갔던 고대 생물의 잔해이다. 또한 파도와 바람, 물의 순환, 해수 온도차 등 친환경적 신재생에너지도 근간은 햇빛이다. 다만 원자력과 지열 발전은 지구가 형성될 때 머금은 방사성 원소 자체를 연료로 사용하거나 그 자연적인 붕괴로 나온 열을 쓰고, 조석력은 태양과 달의 중력을 이용한다. 태양이 발산하는 빛 에너지를 이용해 전기를 생산하기도 한다.

계산

땅에 다다르는 햇빛의 양을 계산하려면 지구의 타원 궤도와 지구 대기권에 의한 햇빛의 약화 모두 고려되어야 한다.

여기서 dn=1은 1월 1일, dn=2는 1월 2일, dn=32는 2월 1일을 가리킨다.

인체에 미치는 영향

비타민D

인체는 햇빛(구체적으로는 자외선의 UVB 대역)으로부터 비타민 D를 생성하며 적절한 양의 영양분 섭취가 없는 상태에서 햇빛을 너무 받지 않으면 비타민 D의 결핍이 있을 수 있다. 햇빛의 부족은 계절성 정동장애(SAD)의 주원인 가운데 하나로 여겨지기도 한다. 구체적으로 적당한 양의 햇빛 노출은 비만과 당뇨병 위험을 줄일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 호주 퍼스 소재 텔레톤키즈 연구소의 쉘리 고만 박사가 이끄는 연구팀은 생쥐 실험 결과 이 같은 결론을 도출했다. 일반적으로 햇빛의 자외선 노출은 피부암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 하지만 햇빛 노출에 따른 장점들도 무시할 수 없다. 특히 햇빛은 우리 몸속 비타민 D 합성의 중요한 원천이고 비타민 D 결핍은 모든 종류의 사망률과 암 생존율과 연관이 있다는 연구결과도 있다. 고만 박사는 햇빛이 인체에 주는 장점을 발견하고자 생쥐 대상 실험을 진행했다. 연구팀은 비만과 당뇨 유발을 목표로 생쥐들에게 고지방 식품을 먹도록 했다. 그런 뒤 생쥐들에게 적당량의 자외선을 쐬게 했다. 그 결과 자외선을 쏘인 쥐들은 체중이 감소했을 뿐만 아니라 혈액속 당수치와 인슐린 저항성 등 당뇨병의 시작을 알리는 신호 역시 줄어들었다. 연구팀은 이 같은 효과는 비타민 D의 합성에 의한 것이 아니라 햇빛 노출 후 피부에서 산화질소를 발산하기 때문이라고 분석했다. 선행연구에서 산화질소는 혈압을 낮추는 효과가 있는 것으로 조사된 바 있다. 그러나 너무 많은 햇빛 노출은 피부 질병의 원인이 되기도 한다.

햇빛은 인간의 성장과 신진대사를 활성화시키는 매우 중요한 요소 중 하나다. 햇빛을 쬐어야 인체에서 비타민D를 생성해 내기 때문이다. 다만 비타민D는 영양제로도 섭취가 가능하며 이때 비타민D 합성을 위해 따로 햇빛을 쬘 필요는 없다. 또한 초기 우울증 환자나 영양결핍 환자(식욕이 있거나 식사량이 정상임에도 발생하는 경우)의 치료방법 중 하나로 낮에 산책을 권하는 경우가 있는데 이것과 관련이 있다고 볼 수 있다. 이걸 더 정확히 말하면 비타민D가 세로토닌의 수치를 높여주고 이에 내향적이고 신경성이 높은 성격에서 외향적으로 바뀌게 된다는 이론이다. 햇빛에 장기간 노출되지 않는 직업을 가진 경우에도 비타민D 부족으로 인한 칼슘 부족 증상에 시달릴 위험이 있다. 낮과 밤이 바뀐 생활이 오래 지속되는 경우 우울증 초기 증세를 호소하거나 식욕 및 식사량이 정상임에도 여위어 보이거나 어쩐지 퀭해보이는 경우가 종종 있는데 칼슘부족으로 오는 초기증상인 경우가 많다. 비타민D의 결핍은 곧 칼슘 결핍을 동반하며 칼슘은 체내에서 필수영양소 중 하나이므로 거의 만병의 근원으로 볼 수 있다. 증상으로는 기억력 저하, 무기력증, 우울증, 혈액순환장애, 어지럼증, 골다공증 등이 있다.

암

햇빛은 국제 암 연구기관에서 발암물질 1군으로 지정되어 있는데 햇빛에는 피부암을 유발하는 직접적인 요인인 자외선이 포함되어 있기 때문이다. 다만 발암물질의 등급 분류 기준은 어디까지나 해당 물질이 암을 유발한다는 것이 명백하게 증명되었는가이지 이 물질이 얼마나 유해한지 와는 상관이 없다. 함께 1군에 포함된 물질들이 플루토늄 같은 심각한 물질뿐만이 아니라 석탄, 알코올, 대기오염, 인, 가공육 등 생활 속에서 함께 취급되는 물질도 존재한다. 즉 발암물질 1군이라고 2군보다 더 유해하다 이런 게 아니라 암을 유발하는 과정이 더욱 명백하게 과학적으로 입증된 것뿐이므로 혼동하지 말아야 한다. 일광욕의 딜레마가 바로 피부암이며 피부암 뿐만 아니라 햇빛은 피부 노화 또한 일으킨다. 비타민 D를 합성하는 대신 피부 손상을 감수하거나 또는 피부를 보존하는 대신 비타민 D를 합성하지 못하거나 둘 중 하나이기 때문이다. 이 때문에 인류는 지역에 따라 멜라닌 색소의 양이 달라지는 것으로 진화해 왔다. 햇빛이 약한 지역에 멜라닌 색소가 과다하게 많으면 비타민 D 합성이 안되고 반대로 햇빛이 강한 지역에 멜라닌 색소가 적으면 피부가 손상되기 때문에 지역에 따라 적절한 양의 멜라닌 색소를 가진 사람만 살아남았지만 현대에는 비타민 D 영양제가 있기 때문에 딜레마가 해결되었다.

태양광 발전

태양광 발전은 햇빛을 이용한다. 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기 에너지로 바꾸어 사용하는 것이다. 햇빛은 태양광 발전 시설뿐만 아니라 태양 전지 자동차, 태양 전지 휴대 전화나 휴대용 컴퓨터와 같이 다양하게 이용될 수 있다. 지구로 쏟아지는 무한한 햇빛은 환경 오염을 일으키지 않는 청정에너지라는 측면에서 각광을 받고 있지만 이를 이용하기 위해서는 일단 발전을 하기에 일조량이 충분히 많은 지역이어야 한다는 조건이 있다. 태양광 발전은 하루 중에서도 발전 할 수 있는 시간이 제한되며 계절에 따른 제약도 있다.

태양 스펙트럼

태양광구로부터의 빛은 대체로 5,800℃의 흑체방사(黑體放射)에 상당하는 연속 스펙트럼인데 이것에 몇 천 개의 흡수선(吸收線)을 포함하고 있다. 이 흡수선은 발견자의 이름을 따서 프라운호퍼선이라 불리고 있다. 이들 흡수선은 채층 안에 포함되어 있는 각종 원자가 광구에서 나오는 연속광 중에서 각 원자 특유의 빛만을 선택적으로 사방으로 산란하고 전자에 여분으로 붙은 수소 원자에 의해서 그 산란광이 흡수됨으로써 생긴다고 해석되고 있다. 이들 흡수선으로부터 태양대기를 구성하는 물질의 양이 추정되고 있다.

햇빛과 생명

햇빛은 기상 현상과 식물 생장의 근원인 에너지이기에 거의 모든 생물은 햇빛으로 살아간다고 해도 과언이 아니다. 다만 동굴 속에서 살거나 야행성인 동물 중에서는 빛이 없는 환경에 적응해서 살아가다 보니 햇빛을 보면 안구 등에 좋지 않은 영향이 오는 종이 있으며 심해의 열수 분출공 근처에는 황화철을 이용해 에너지를 얻는 생태계가 존재하기도 한다. 해상으로부터 약간의 유기물 공급은 있기 때문에 태양광 생태계와 완전히 동떨어진 건 아니지만, 유로파나 타이탄 등 햇빛이 현저히 부족한 다른 천체에 생명이 있을 가능성을 시사한다.

참고자료

• 〈햇빛〉, 《위키백과》
• 〈햇빛〉, 《나무위키》
• 〈햇빛〉, 《네이버 지식백과》
• "Sunlight", Wikipedia

같이 보기

• 해
• 빛
• 햇볕
• 햇살
• 자외선
• 적외선
• 가시광선
• 전자기파

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