전자기파

호수에 돌을 던지면 물결이 사방으로 퍼져나가듯, 전기가 흔들리는 곳 주변에서도 눈에 보이지 않는 물결이 생겨나요. 이때 아주 신기한 일이 벌어져요. 변화하는 전기의 힘은 자석의 힘을 만들고, 그렇게 생겨난 자석의 힘은 다시 전기의 힘을 만들어내요.

마치 두 사람이 손을 맞잡고 보조를 맞춰 함께 앞으로 나아가는 것과 같아요. 전기와 자기가 서로를 계속 새롭게 만들어내기 때문에, 전자기파는 물이나 공기 같은 매질이 없는 텅 빈 우주 공간도 거침없이 통과할 수 있어요.

태양에서 출발한 빛과 따뜻한 열이 진공 상태인 머나먼 우주를 건너 지구까지 도착할 수 있는 비밀이 바로 여기에 있어요. 스스로 길을 만들어가며 달리는 파동이기 때문이에요.

우리가 눈으로 볼 수 있는 햇빛은 '가시광선'이라고 불러요. 하지만 가시광선은 전자기파라는 거대한 가족의 아주 일부분에 불과해요. 전자기파는 파동의 물결 폭(파장)에 따라 전혀 다른 모습으로 우리 생활 곳곳에서 활약하고 있어요.

파동의 물결이 느긋하고 길게 출렁이는 쪽에는 라디오 방송 전파와 마이크로파(와이파이·휴대전화·전자레인지)가 있어요. 파장이 긴 라디오 전파는 장애물을 돌아 멀리 퍼져나가고, 와이파이는 벽 같은 장애물을 어느 정도 통과해 정보를 전달하는 데 쓰여요. 전자레인지의 마이크로파는 음식 속 물 분자에 흡수되어 음식을 데우는 데 쓰여요.

반대로 물결이 아주 촘촘하고 빠르게 요동치는 쪽에는 자외선, 엑스레이, 감마선이 있어요. 물결이 촘촘할수록 에너지가 강해져요. 엑스레이는 에너지가 매우 커서 우리 몸을 뚫고 지나갈 수 있어요. 부드러운 살은 잘 통과하지만 단단한 뼈에는 많이 막히기 때문에 병원에서 뼈 사진을 찍을 수 있는 거예요.

우리가 듣는 소리는 공기가 파르르 떨려야만 전달되는 파동이에요. 그래서 공기가 없는 우주에서는 아무리 소리를 질러도 아무 소리도 들리지 않죠. 반면에 전자기파는 스스로 전기장과 자기장을 만들어 퍼져나가므로 전달해 줄 물질이 전혀 필요하지 않아요.

조금 더 정확히 말하면, 파장의 길이나 에너지의 세기가 달라도 진공 속에서 움직이는 모든 전자기파의 속도는 초속 약 30만 킬로미터로 완전히 똑같아요. 이것이 바로 우리가 말하는 '빛의 속도'예요.

파장이 길면 진동수가 적어지고, 파장이 짧으면 진동수가 많아질 뿐 둘을 곱한 파동의 이동 속도는 늘 변함이 없어요. 우주에서 가장 빠른 이 절대적인 속도로 에너지를 나르는 것이 전자기파의 진짜 본모습이에요.