그림자는 왜 생기고, 왜 움직일 때마다 나를 따라오는지 궁금한 아이에게 설명하기 좋은 생활 속 과학 글입니다. 빛이 직진하고 물체가 빛을 가리는 원리를 쉽게 정리했습니다.
햇빛이 좋은 날 길을 걷다 보면 바닥에 내 모습과 비슷한 검은 모양이 보입니다. 아이가 뛰면 그림자도 뛰고, 팔을 들면 그림자도 팔을 듭니다.
그러다 아이가 이렇게 물을 수 있습니다.
“그림자는 왜 나를 따라와?”
그림자는 살아 있는 친구처럼 따라오는 것이 아닙니다. 햇빛이나 전등빛이 우리 몸에 가려져서, 빛이 닿지 못한 부분이 생기기 때문입니다. 내가 움직이면 빛을 가리는 위치도 함께 바뀌기 때문에 그림자도 나를 따라 움직이는 것처럼 보입니다.
그림자는 빛이 가려진 곳입니다
빛은 보통 곧게 나아갑니다. 햇빛이나 전등빛 앞에 사람, 나무, 장난감처럼 빛을 잘 통과시키지 않는 물체가 있으면, 물체 뒤쪽에는 빛이 닿지 못하는 부분이 생깁니다.
이렇게 빛이 가려져 어둡게 보이는 부분이 그림자입니다. 그림자는 물체가 빛을 막아서 생기는 것이므로, 빛과 물체가 있어야 만들 수 있습니다.
맑은 날 햇빛 아래에서 내 그림자가 선명하게 보이는 것도, 강한 햇빛이 몸에 가려져 바닥까지 닿지 못하기 때문입니다.
아이에게는 이렇게 설명할 수 있습니다.
“햇빛이 너에게 닿다가 네 몸에 가려졌어. 그래서 햇빛이 못 간 바닥 부분이 어둡게 보이는데, 그게 그림자야.”
투명한 유리창은 빛이 많이 통과하기 때문에 그림자가 약하게 보이거나 거의 보이지 않을 수 있습니다. 반대로 책, 나무, 사람처럼 빛을 잘 통과시키지 않는 물체는 비교적 뚜렷한 그림자를 만듭니다.
내가 움직이면 그림자도 함께 움직입니다
그림자는 내 몸이 빛을 가리는 자리에서 생깁니다. 그래서 내가 한 걸음 옮기면 빛을 가리는 자리도 바뀌고, 그림자도 함께 자리를 옮깁니다.
내가 팔을 들면 팔이 빛을 가리는 모양도 달라집니다. 그러면 바닥에 생기는 그림자의 팔 모양도 함께 달라집니다. 그림자가 나를 따라오는 것처럼 보이는 이유입니다.
하지만 그림자가 항상 내 발밑에만 있는 것은 아닙니다. 빛이 오는 방향에 따라 그림자는 반대쪽에 생깁니다. 햇빛이 앞에서 비치면 그림자는 뒤로 생기고, 햇빛이 옆에서 비치면 그림자도 옆으로 길게 생깁니다.
아이에게는 이렇게 말할 수 있습니다.
“그림자는 네 몸이 빛을 가리는 곳에 생겨. 네가 움직이면 빛을 가리는 곳도 바뀌니까 그림자도 같이 움직이는 거야.”
내 그림자가 움직임을 그대로 따라 한다고 해서 그림자가 나를 보고 흉내 내는 것은 아닙니다. 빛과 내 몸의 위치가 함께 바뀌면서 생기는 자연스러운 변화입니다.
빛의 방향에 따라 그림자 길이가 달라집니다
아침이나 저녁에는 그림자가 길게 늘어지는 모습을 볼 수 있습니다. 이때는 태양이 하늘의 낮은 곳에 있어서 햇빛이 옆으로 비스듬히 들어오기 때문입니다.
정오 무렵에는 태양이 하늘에서 더 높이 보입니다. 햇빛이 위쪽에서 내려오면 그림자는 짧아지고, 발 가까이에 생깁니다.
전등으로도 같은 모습을 확인할 수 있습니다. 손전등을 낮은 곳에서 비추면 물체의 그림자가 길게 생기고, 높은 곳에서 비추면 그림자가 짧아집니다.
아이에게는 이렇게 설명할 수 있습니다.
“빛이 옆에서 비추면 그림자가 길어지고, 위에서 비추면 그림자가 짧아져. 아침과 저녁에 그림자가 긴 이유도 햇빛이 비스듬히 오기 때문이야.”
그림자의 길이와 방향을 보면 태양이 하늘 어디쯤에 있는지도 짐작해 볼 수 있습니다.
한눈에 정리
| 질문 | 쉬운 답 |
|---|---|
| 그림자는 왜 생길까 | 물체가 빛을 가려 빛이 닿지 못한 곳이 생기기 때문입니다. |
| 그림자는 왜 나를 따라올까 | 내가 움직이면 빛을 가리는 위치도 함께 바뀌기 때문입니다. |
| 그림자는 왜 검게 보일까 | 빛이 닿는 양이 적어서 주변보다 어둡게 보이기 때문입니다. |
| 그림자는 왜 길어질까 | 빛이 낮고 비스듬한 방향에서 비치기 때문입니다. |
| 정오에는 그림자가 왜 짧을까 | 태양이 하늘의 높은 곳에 있어 빛이 위에서 내려오기 때문입니다. |
아이와 함께 관찰하는 방법
맑은 날 바깥에서 아이와 그림자의 모양을 관찰해 봅니다. 팔을 벌리거나 한 발을 들었을 때 그림자가 어떻게 바뀌는지 보면, 그림자가 몸의 움직임을 따라 한다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.
아침, 낮, 저녁에 같은 장소에서 그림자를 비교해 보는 것도 좋습니다. 그림자의 길이와 방향을 간단히 그림으로 남기면 햇빛의 위치가 달라진다는 점을 눈으로 확인할 수 있습니다.
아이에게는 이렇게 질문해 볼 수 있습니다.
“지금 그림자는 우리 몸의 어느 쪽에 있을까?”
“아침 그림자와 낮 그림자 중 어느 쪽이 더 길까?”
“손전등을 옆에서 비추면 그림자는 어떻게 될까?”
집에서는 손전등과 작은 장난감을 이용할 수 있습니다. 어두운 곳에서 손전등을 장난감 앞, 옆, 위쪽에서 비춰 보며 그림자의 위치와 길이가 달라지는지 살펴봅니다. 손전등 빛을 눈에 직접 비추지 않도록만 주의하면 됩니다.
그림자는 빛이 만드는 또 하나의 모양입니다
그림자는 내 몸에서 따로 떨어져 나온 것이 아닙니다. 빛이 곧게 나아가다가 물체에 가려져 생기는 어두운 부분입니다.
아이의 “그림자는 왜 나를 따라와?”라는 질문은 빛의 방향과 물체의 위치를 함께 생각해 볼 좋은 출발점이 됩니다. 다음 맑은 날에는 그림자의 길이와 방향을 살펴보며, 햇빛이 어디에서 오고 있는지도 함께 이야기해 볼 수 있습니다.
참고 자료
- NASA Space Place: What Is Light?
- Exploratorium: Light, Shadow, and Reflection