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우리 눈에 보이는 무지개는 실상 대기 중을 낙하하는 물방울 속에 태양광선이 입사했다가 되돌아 나오는 것을 보는 것이다. 그 과정을 좀 더 논의해보자.

태양광선은 빗방울에 입사할 때 감속 및 굴절한다. 이때 가장 많이 굴절하는 빛은 자주색이고 가장 적게 굴절하는 빛은 붉은색이다. 물방울에 진입하는 광선의 대부분은 물방울을 곧장 투과하지만 그 중 일부는 물방울의 뒷면에 충돌했다가 물방울 안에 반사된다. 광선이 물방울 뒷면에 충돌했다가 반사될 때 형성되는 각도를 임계각이라 한다. 물의 경우 임계각은 48도이다. 

이 임계각을 초과하는 각도로 빗방울의 뒷면에 부딪치는 광선은 물방울 내부에서 반사되어 사람의 눈에 도달하게 되는데 각 파장마다 굴절정도가 다르기 때문에 물방울 내부에서 반사된 빛이 대기에 재진입할 때는 각도를 약간씩 달리한다. 예를 들면, 붉은 빛은 본래의 태양광선과 42도의 각도를 형성하여 보라색은 40도를 이룬다.

그러므로 빗방울에 들어갔다 나오는 빛은 빨강에서 보라까지의 분광을 형성하는 것이다. 각 빗방울에서 나오는 빛은 사람의 눈에 한가지 색으로만 보이므로 찬란한 1차 무지개가 형성되려면 무수히 많은 방울이 필요하다.

천팔백 십팔년 하늘은 맑고 날씨는 춥다. 캐나다 버핀섬 근처 해상. 배 한척이 미지의 바다를 향해 전속력으로 향해하고 있다. 영국인 형제 제임스 로스와 존 로스가 타고 있었다. 형제는 대서양과 태평양을 연결하는 북서항로를 찾아내려 하고 있다. 그러나 잘 잡히지 않는 이 항로를 발견하려는 로스 형제의 희망은 오늘 아침 수포로 돌아갈 것 같다. 

배의 앞길을 가로막는 거대한 산맥이 눈앞에 나타났기 때문이다. 실망한 형제는 선수를 돌려 북서항로는 없다고 보고한다. 그로부터 약 75년 후 페리 제독은 똑같은 장벽에 부딪혀 그 이름을 코로커 랜드로 불렀다. 도대체 이 산맥에는 무슨 보물이 숨겨져 있을까? 금일까, 은일까, 귀중한 보석일까?

전세계 탐험가들의 호기심이 불같이 일어났다. 추측이 난무하던 끝에 1913년 미국 자연사 박물관의 위촉을 받은 도널드 백밀리언이 탐사단을 이끌고 코로커 랜드의 비밀을 캐기 위해 길을 떠났다. 항해는 처음 실망스러웠다. 페리 제독이 보았던 산맥이 있던 자리에는 망망 대해 뿐이었다.

마침내 저만치 크로커 랜드가 보였다. 그러나 그 위치는 페리가 그것과 만났던 곳에서 서쪽으로 360km 이상 떨어져 있었다. 맥밀리언은 가능한 한 항해를 계속했다. 그런 다음 닻을 내리고 소수의 승무원들과 함께 배에서 내렸다.

일행이 산을 향해 걸어갈수록 산은 점점 멀어지는 것 같았다. 일행이 멈춰서면 산도 멈춰서고 일행이 다시 걷기 시작하면 산은 다시 뒤로 물러섰다. 일행은 당황하면서도 햇빛에 반짝이는 설원을 계속 걸어갔다. 마침내 거대한 산맥이 일행을 삼면으로 둘러쌌다.

아열대 습윤기후의 전형적 특징은 고온다습한 여름 날씨이다. 그 이유는 해양성 열대기류가 저위도로부터 이동해오는 길목에 발달하는 아열대 고기압 서편에 이 지역이 위치하기 때문이다. 대체로 한낮에도 상대습도는 높다. 이 같은 높은 습도와 보통 32도를 넘는 고온 때문에 적도지역에서보다도 더 답답한 일기가 형성된다.

여름 아침 최저 기온은 21~27도나 된다. 때때로 약한 여름철 냉 전선이 발달해 잠깐씩이나마 찌는 듯한 무더위를 식혀준다. 그러나 상층 기류의 마루가 이 지역 상공을 이동할 때는 혹독한 열파가 여러 주일 계속되기도 한다.

겨울은 비교적 온화하여 특히 저위도 지역의 겨울 기온은 영하로 내려갈 때가 드물다. 위도가 높아질수록 겨울은 더 추워진다. 이 지역 중위도가 가장 높은 지역에는 서리, 눈, 얼음 폭풍이 자주 발생하나 폭설은 드물다. 이 지역의 겨울 일기에는 변화가 많다. 중위도 폭풍과 그에 동반하는 전선들이 이 지역을 통과할 때는 거의 여름같은 일기가 불과 수시간 사이에 사라지고 찬비와 찬바람이 발달한다.

아열대 습윤기후의 강수는 연중 골고루 분포되며 연평균 강수량은 80~165cm 이다. 뇌우가 잦은 여름에는 강수의 대부분이 오후 소나기로 내린다. 겨울철 강수는 동쪽으로 이동하는 중위도 폭풍으로 대부분 발생한다. 그림은 아열대 습윤 기후에 속한 미국 알라배마 주 모바일 시의 기후 현황을 보여준다.

계절에 따른 강수 변화가 열대기상의 특징을 이룬다. 구름과 강수가 가장 많은 때는 열대수렴대가 이 지역으로 이동하는 태양 고도가 높은 기간이다. 건기라 할지라도 극도의 한발 뒤에 수일간 계속되는 호우 기간이 이어질 수 있기 때문에 불규칙한 강수가 있을 수 있다. 

열대의 바람은 대체로 동쪽, 북동쪽, 또는 남동쪽에서 부는 무역풍이다. 해면 기압의 변화는 아주 적기 때문에 일기도에 나타난 등압선으로는 유용한 정보를 얻을 수 없다. 그러므로 등압선 대신 바람의 흐름을 나타내는 유선이 활용되고 있다. 

유선은 지상 대기의 수렴역과 발산역을 보여주기 때문에 유용하다. 때때로 유선을 열대파 또는 편동풍파로 불리는 약한 저기압골에 의해 요란되는 경우가 있다.

골 동쪽 남동풍이 수렴하는 곳에서는 상승 공기가 소나기와 뇌우를 일으키고 있다. 이와 같이 주 강수역은 기압골 후면에 형성된다. 경우에 따라 열대파가 강화되어 태풍으로 발달할 수 있다.

만약 ITCZ 혹은 열대파를 따라 뇌우가 조직되기 시작하고 무역풍 역전이 미약하다면 태풍 생성단계는 구비된 셈이다. 

번개가 발생할 때 이따금 벼락이 단 한개에 그치는 수가 있으나 그보다는 선도-되돌이 과정이 이온화된 좁은 길을 따라 약 100분의 4초 간격으로 반복되는 경우가 잦다. 총 26회의 뇌격을 동반하는 번개가 카메라에 포착된 일도 있다.

번개의 모양과 형태는 다양하다. 화살선도가 지상을 향하다가 도중에 계단선도가 통과했던 본래의 길을 이탈하게 되면 번개는 가랑이 모양이 되는데 이를 가랑이 번개라 한다. 또 바람으로 이온화된 좁은 길이 변형될 때 번개는 구름에 매달린 리본처럼 보인다. 이것을 리본 번개라 한다.

거리가 멀어 눈에 보이긴 하나 소리는 안들리는 번개를 열 번개라 하는데 그 이유는 맑고 무더운 여름밤에 이런 번개가 자주 나타나기 때문이다. 멀리 떨어진 대전뇌우에서 발생하는 번개가 대기를 통과하면서 굴절함에 따라 공기분자들과 미세분진은 가시광선의 단파장들을 산란시켜 멀리서 볼 때 열 번개는 오렌지색으로 보인다.

번개는 뇌우의 상부로부터 고층대기로 희미한 섬광으로 올라가기도 하는데 이를 적색요정 또는 좁은 청색 깔대기 모양을 하는데 이를 청색제트라 한다.

예보자들은 입수된 모든 차트와 지도를 신속하고 종합적으로 다루기 위해 소형 컴퓨터를 이용하는 고속데이터 모델링 시스템을 활용한다. 오늘날은 AWIPS로 알려진 통신 장비를 사용하고 있다. AWIPS는 새로운 데이터 커뮤니케이션, 저장 및 디스플레이 기능을 갖추고 있어 기상예보자들이 필요한 정보를 뽑아 결합할 수 있도록 되어있다.

또, AWIPS는 신형 도플러레이더 및 신형 ASOS로부터 받은 정보를 가공할 수도 있다. ASOS는 바람, 기온, 기압, 구름의 높이, 각 공항의 활주로 시정 등에 대해 거의 연속적인 정보를 제공하게 되어 있다. 이상과 같은 다양한 자료원에서 수집되는 정보로 향후 일기예보의 정확성은 향상될 것으로 예상된다.

더욱이 ASOS와 도플러레이더로부터 얻은 많은 정보들은 예보자에게 가기 전에 알고리즘이나 이미 결정된 공식에 의한 소프트웨어에 의해 처리된다. 어떤 기준 또는 관측의 결합은 예보자로 하여금 직면한 기상상태에 대해 경보를 내릴 수 있게 한다.