과학이 밝혀낸 유령선 ‘플라잉 더치맨’ 전설의 진실

항 구에 정박하지 못하고 영원히 바다를 표류해야 하는 저주에 걸린 유령선, ‘플라잉 더치맨 (Flying Dutchman)’에 대한 이야기는 수백 년 동안 사람들의 상상력과 공포심을 자극했습니다. 플라잉 더치맨 설화는 네덜란드의 동인도회사가 황금기를 맞이했던 17세기에 기원하였는데, 실존 인물과 사건까지 더해져 서양 문화권 전반에 널리 퍼졌습니다. 특히 뱃사람들은 플라잉 더치맨을 죽음과 파멸의 징조라고 여기며 극도로 두려워했지요. 이 이야기를 단순히 미신으로 취급하기에는 너무 많은 실제 목격담이 기록되고 있습니다. 그렇다면 유령선이 정말로 존재하는 걸까요? 그 진실을 과학으로 알아보겠습니다.

플라잉 더치맨은 다양한 형태로 모습을 드러냈습니다. 목격자들은 그 배가 으스스한 빛을 내거나, 하늘에 떠 있거나, 파도 속을 떠다니거나, 형체를 끊임없이 바꾸거나, 혹은 뒤집어진 채로 매달려 항해했다고 진술했지요. 이들이 거짓말을 하거나 헛것을 본 걸까요? 아닙니다. 당시 선원들이 본  플라잉 더치맨은 유령 같은 초자연 현상이 아니라, 빛의 굴절에 의해 나타나는 광학 현상 입니다.

빛은 직진하는 성질을 가지고 있고, 진공에서 1초당 약 30만km를 움직일 수 있습니다. 만약 빛이 어떤 물질을 통과하게 되면 속도가 느려지게 됩니다. 그 속도는 물질의 종류에 따라서 달라져요.   빛이 서로 다른 두 물질의 경계를 지날 때 진행 방향이 바뀌게 되는데, 이것을 굴절(refraction) 이라고 합니다. 굴절 현상은 일상에서 쉽게 관찰할 수 있어요. 물에 담긴 연필을 옆에서 보면 꺾여 있고, 위에서 아래로 내려다보면 연필의 끝이 원래 위치보다 수면에 가깝습니다. 공기와 물의 경계면에서 빛의 진행 방향이 구부러지는데, 우리의 눈은 빛이 직진한다고 인식하기 때문이에요.

그런데 굴절 현상이 대기 중에서도 발생할 수 있어요. 균일한 물질을 지나는데 어떻게 빛의 진행 방향이 꺾이는 걸까요? 온도와 압력에 따라서 공기의 밀도가 바뀌기 때문입니다. 진공은 아무 방해물이 없는 고속도로와 같아요. 만약 여기저기 장애물이 있는 도로를 달려야 한다면 도착까지 걸리는 시간이 늘어나겠지요? 동일한 물질이라도 장애물이 덜 빽빽한 상태, 즉 밀도가 낮은 상태일수록 빛은 진공에서의 속도에 가까워지게 됩니다. 온도가 높고, 압력이 낮을수록 공기의 밀도는 감소합니다.   밀도가 다른 공기의 층이 생기게 되면, 그 경계면에서 빛이 굴절 하지요.

경이로운 거울,  신기루 현상

태양이 내리쬐는 사막에서는 지면에 가까울수록 공기의 온도가 뜨겁고 위로 올라갈수록 상대적으로 차가워요. 그 결과로 밀도가 다른 공기층이 연속적으로 형성되는데, 이 공기층을 지난 빛이 아래로 볼록한 곡선처럼 휘어집니다. 이때  관찰자는 원래의 물체 아래쪽(지면)에 상하좌우가 반전된 도립상(inverted image)을 보게 되고, 마치 그곳에 물이 있다고 착각 하게 됩니다. 이런 현상을  아래 신기루(inferior mirage) 라고 불러요. 사막의 오아시스나 뜨거운 도로 위의 물웅덩이가 바로 아래 신기루의 예입니다.

극지방이나 바다에서도 신기루 현상이 일어날 수 있습니다. 바다에서는 해수면 쪽에 가까울수록 온도가 낮아지기 때문에 사막과 달리 빛이 위로 볼록하게 휘지요. 그래서 하늘에 거울이 있는 것처럼 상하좌우가 뒤집힌 상이 보이게 됩니다.  원래 물체 위쪽에 상이 생긴다고 하여 위 신기루(superior mirage) 라는 이름을 가지고 있습니다. 플라잉 더치맨 목격담에서  뒤집힌 배가 항해한다는 표현은 위 신기루 를 나타낸다고 할 수 있지요.

요정 모르가나의 마법,  파타 모르가나 현상

보통  신기루는 물체의 위나 아래쪽에 하나의 도립상이 생기는 광학 현상을 지칭합니다. 그런데 여러 개의 도립상과 정립상(erect image,  물체와 상하좌우의 배치가 같은 상 )이 교차하고, 수직으로 늘어나 복잡한 이미지를 형성하는 신기루 현상 도 있습니다. 이런 신기루를 파타 모르가나 (Fata Morgana)라고 해요. 파타 모르가나는 이탈리아어로 요정 모르가나라는 뜻이에요. 전설에 따르면, 모르가나는 마법을 통해 공중에 떠 있는 성이나 가짜 육지를 만들어 선원들을 유혹하고 죽음으로 이끌었다고 합니다. 메시나 해협 (Strait of Messina,  이탈리아반도와 시칠리아섬을 가르는 좁고 긴 바다 )에서는 종종 탑, 배, 궁전 심지어는 도시가 나타나기도 했습니다. 물론 거기에는 어떠한 도시나 배, 건물이 존재하지 않았지요. 사람들은 이러한 현상을 요정 모르가나가 마법을 부린 것으로 생각했습니다.