요제프 폰 프라운호퍼 · 스펙트럼선
태양 빛 속의 검은 줄무늬는 무엇일까?
그때 그곳
프라운호퍼는 열한 살에 고아가 되어 거울 만드는 작업장에 도제로 들어갔습니다. 열네 살 때 작업장 건물이 무너져 잔해에 묻혔고, 구조 현장을 지켜보던 선제후가 그를 눈여겨보아 지원했다는 이야기가 전해집니다.
그가 하던 일은 망원경 렌즈 만들기였습니다. 좋은 렌즈를 만들려면 유리가 빛을 얼마나 꺾는지를 아주 정확히 재야 합니다. 그런데 그 값은 빛의 색마다 다릅니다.
그래서 딱 한 가지 색으로 된 빛이 필요했습니다.
왜 이 질문이었나
그는 나트륨 불꽃의 노란빛을 기준으로 쓰고 있었습니다. 비교해볼 생각으로 태양빛을 좁은 틈으로 들여 프리즘에 통과시켰습니다.
무지개 띠 안에 가느다란 검은 줄들이 보였습니다. 하나둘이 아니었습니다.
그는 세기 시작했습니다. 574개를 기록했고, 뚜렷한 것들에는 A부터 K까지 이름을 붙였습니다. 위치를 정밀하게 쟀습니다. 그리고 언제 다시 봐도 줄들이 정확히 같은 자리에 있다는 것을 확인했습니다.
알아낸 것
그는 이 줄이 왜 생기는지 몰랐습니다. 목적은 달성했습니다. 렌즈를 만드는 데 필요한 기준선을 얻었으니까요. 그는 도구를 만드는 사람이었지 이론을 세우는 사람이 아니었습니다.
33년 뒤 키르히호프와 분젠이 답을 냈습니다. 원소는 저마다 정해진 색의 빛만 내고, 반대로 그 색만 흡수합니다. 태양의 빛이 바깥층을 통과할 때 그곳의 원소들이 자기 색을 빼앗아 가고, 그 자리가 검은 줄로 남습니다.
그렇다면 줄의 위치를 읽으면 태양에 어떤 원소가 있는지 알 수 있습니다. 가보지 않고 성분을 아는 방법입니다.
1835년 철학자 콩트는 인간이 결코 알 수 없는 것의 예로 별의 화학 조성을 들었다고 전해집니다. 그가 그 예를 고르던 때, 답은 이미 20년 전 프라운호퍼의 공책에 적혀 있었습니다.
별과 태양이 무엇으로 되어 있는지는 인간이 알 수 없는 것에 속했다
태양 스펙트럼 속 검은 줄들이 언제 봐도 정확히 같은 자리에 나타난다는 정밀 측정
33년 뒤 이 줄이 원소의 지문임이 밝혀지고, 천문학은 빛만으로 성분을 읽는 학문이 된다