적외선은 파장이 너무 길어서 사람의 눈에 보이지 않는 빛이다. 이 사이트는 길이가 15마이크로미터인 적외선 파장을 보여 준다. 1마이크로미터는 1미터의 100만분의 1이고, 1밀리미터의 1,000분의 1이다. 지구가 열로 내보내는 파장 중에는 이 정도 길이의 파장도 있다.

파장

빛은 파동으로 나아가며, 파장은 파동의 한 마루에서 다음 마루까지의 거리이다. 적외선의 파장은 가시광선의 파장보다 길다. 사람은 적외선을 볼 수 없지만, 일부는 열로 느낄 수 있다.

국제조명위원회(CIE)는 적외선의 범위를 대략 780나노미터에서 1밀리미터까지로 정한다. 1나노미터는 1마이크로미터의 1,000분의 1이다. 가장 긴 적외선 파장은 가장 짧은 파장의 약 1,300배이다. CIE는 이 범위를 IR-A(780~1,400나노미터), IR-B(1.4~3마이크로미터), IR-C(3마이크로미터~1밀리미터)로 나누며, 따라서 15마이크로미터 파장은 IR-C에 속한다.

다른 분야에서는 근적외선, 중적외선, 원적외선으로 나누어 부르는데, CIE는 이들 사이의 경계가 용도에 따라 달라진다고 언급한다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 4.9~28.8마이크로미터를 중적외선으로 본다. 지구과학자들은 8~15마이크로미터를 열적외선이라고 부르는데, 이 파장이 지구가 내보내는 열을 연구하는 데 가장 알맞기 때문이다. 이 사이트가 보여 주는 15마이크로미터는 그 대역의 긴 쪽 끝에 있다.

크기 비교

15마이크로미터 파장 약 5~7개를 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 사람 머리카락의 굵기(80~100마이크로미터)에 이른다.
15마이크로미터 파장은 사람이 볼 수 있는 가장 긴 빛인 적색광의 파장(약 700나노미터)의 약 20배이다.
TV 리모컨은 파장이 약 940나노미터인 적외선을 쓴다. 15마이크로미터 파장은 그 16배이다.
15마이크로미터 파장 하나의 길이는 이 사이트에서 바로 옆에 있는 지름 10마이크로미터의 백혈구 지름의 1.5배이고, 지름이 7~8마이크로미터인 적혈구 지름의 약 2배이다.

적외선과 열

윌리엄 허셜은 1800년에 적외선을 발견했다. 그는 햇빛의 각 색깔에 온도계를 놓고, 파란색에서 빨간색 쪽으로 갈수록 온도가 올라간다는 것을 알아냈다. 눈에 빛이 보이지 않는 빨간색 바깥쪽에서는 온도가 더 높았다.

불처럼 매우 뜨거운 물체는 적외선뿐 아니라 가시광선도 내보낸다. 사람이나 동물처럼 더 차가운 물체는 적외선만 내보낸다. 적외선 카메라와 야간 투시경은 적외선을 감지하므로, 눈에 보이지 않는 따뜻한 몸을 보여 줄 수 있다.

지구의 열과 이산화탄소

지구는 적외선의 형태로 우주에 열을 잃는다. 유럽우주국(ESA)은 지구가 내보내는 에너지의 97퍼센트가 넘는 부분이 파장 4~100마이크로미터라고 보고한다. 공기 중의 기체가 그 일부를 흡수해 지표면을 데우는데, 이를 온실 효과라고 한다. 온실 효과는 지구의 평균 지표 온도를 섭씨 약 15도로 유지해 주며, 이는 대기가 없을 때보다 30도가 넘게 따뜻한 온도이다.

이산화탄소는 약 12~13마이크로미터보다 긴 적외선을 강하게 흡수하며, 15마이크로미터도 여기에 포함된다. 이는 지구 표면이 에너지를 가장 많이 내보내는 파장인 약 12.5마이크로미터와 가깝다. 수증기는 약 8~14마이크로미터의 빛을 거의 흡수하지 않는다. 이 범위는 대기의 창이며, 그 빛은 상당 부분이 이 창을 통해 우주로 빠져나간다. 이산화탄소가 더 많아지면 이 창이 부분적으로 닫힌다.

15마이크로미터로 보는 우주

웹 망원경의 중적외선 관측 장비(Mid-Infrared Instrument)인 MIRI는 15마이크로미터에서 사진을 찍을 수 있다. MIRI의 검출기는 7켈빈 아래로 유지해야 한다. 7켈빈은 가능한 가장 낮은 온도인 절대 영도보다 7도 높은 온도이다. 망원경에는 이 검출기만을 위한 크라이오쿨러라는 냉각기가 실려 있다.

2023년에 천문학자들은 MIRI로 지구에서 약 40광년 떨어진 암석 행성 TRAPPIST-1 b의 온도를 쟀다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이다. 이 행성의 낮 쪽 면은 15마이크로미터에서 약 500켈빈(섭씨 약 230도)의 표면만큼 밝게 빛났다.

이는 열을 고르게 퍼뜨릴 대기가 없는 맨 암석의 온도와 들어맞는다. 이산화탄소가 많은 대기가 있었다면 15마이크로미터 빛이 더 적게 나와, 행성이 더 차갑게 보였을 것이다.

출처

Infrared radiation. International Commission on Illumination, International Lighting Vocabulary, 2020.
Infrared Waves. NASA Science, 2023.
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Visible Light. NASA Science, 2023.
The International System of Units (SI), 9th edition. Bureau International des Poids et Mesures, 2026.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
MH 033hr Blood Smear. Histology Guide, University of Minnesota.
Climate and outgoing radiation. European Space Agency.
Climate and Earth's Energy Budget. NASA Earth Observatory, 2009.
Mid-Infrared Instrument (MIRI). NASA Science, 2025.
Cryocooler. NASA Science, 2024.
NASA's Webb Measures the Temperature of a Rocky Exoplanet. NASA, 2023.
Rocky Exoplanet TRAPPIST-1 b (Dayside Temperature Comparison). NASA, 2023.

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