천둥과 번개는 왜 생길까?

천둥신 토르가 뮬니르를

휘둘러서 번개가 치는 걸까요?

 

동서양을 막론하고

천둥과 번개에 대한

두려움은 자연현상에

신적인 인격을 부여하였습니다.

그만큼 스케일에서부터

자연이 하는 일은

사람이 이해할 수 있는 범위를

넘어서는 듯합니다.

 

 

번개(lighting)는

발달한 구름대에서 발생한

전기적 현상으로 

구름 내부나

구름과 구름 사이로

혹은

구름에서 주변 대기나

지면으로 이동하는

섬광을 말하는 용어입니다.

 

낙뢰(cloud-to-ground lightning)는

구름에서 지면으로 연결되는

번개 불빛을 말합니다.

​

천둥(thunder)은 발생한

번개의 온도가 최대 3만 도씨에

이르기 때문에, 공기가 급가 열

되어 폭발적으로 팽창할 때

충격파로 인해 발생되는

굉음입니다.

 

천둥과 번개를 합쳐서

뇌전 현상이라고 부릅니다.

 

번개의 섬광은 빛의 속도로

이동하므로

발생 즉시 사람들의

눈에 보이게 되지만,

천둥의 소리는 음속으로

진행되어서 

발생 거리에 따라

빛이 보인 후 시간차를

두고 소리가 들리게 됩니다.

광속과 음속의 시차인 샘이죠.

 

만일 광속으로 달리는 

물체가 있다면 달리고 난 뒤

소리는 뒤 따라오게

될 것이라는 걸 어렵잖게

추측해 볼 수 있답니다.

 

번개의 섬광을 본 후 

6~7초가 지났다면, 번개 발생 지점과의

거리는 약 2Km 정도 떨어져 있다고

생각하면 됩니다. 그렇지만 섬광은

보이는데 천둥소리가 들리지

않는 경우도 있는데 천둥소리의

음파가 대기에 의해 굴절 혹은

감쇄되기 때문입니다.

 

음파는 찬 공기보다 따뜻한

공기에서 진행속도가 더 빠릅니다.

여름밤의 소음이 더 시끄러운 것도

그 이유입니다.

 

뇌우는 고도 상승에 따라

기온이 급격히 감소하는

불안정 대기에서 형성되므로

음파는 지면 근처의 따뜻한

대기 중에서 더 빨리 이동하고

위로 굴절됨으로써 지상의

관측자로부터 멀어집니다.

따라서 낙뢰 발생 위치에서

약 15km 떨어진 위치에서는

천둥소리가 들리지 않을 수

있습니다.

(대기환경과학 2009)

 

 

번개의 발생원인은

서로 반대되는 전하

(양전하와 음전하)를 띤 두 영역이

하나의 구름에 함께 존재할 때

발생합니다. 전기적 성질을 보이는

음전하와 양전하가 구름 내에

발생하기 위해서는

다음과 같은 구조가 필요합니다.

​

1. 불안정한 대기와 당한 상승기류

 

번개가 가장 좋아하는 조건은

하층이 따뜻하고 습할 때,

상층은 차가운 기온분포로

인해서 우박, 토네이도가

나타날 수 있을 정도로

대기가 불안정할 때입니다.

불안정한 상승기류가

발생시킨 우박과 같은

얼음 알갱이들이

구름 속에 오래 머물고 성장하는데,

이 얼음 입자들이 번개를

발생시키는 음전하를 만드는데

중요한 역할을 하기 때문이죠.

 

서로 다른 전하끼리 끌어당기는

전기의 속성 때문에

구름 하부의 음전하는 바로

그 지상에 양전하를 이끌게 됩니다.

지상의 양전하는 

결국 발달한 구름이 어디에 

위치하느냐에 따라 달라집니다.

 

음전하를 띠는

큰 얼음 알갱이들이 구름 하부로

이동하여 지상에 양전하가 집중되는

지역 (지면에서 솟아오른

물체로 고층건물이나 나무)에 강한

전류를 만들기 때문입니다.

​

​

​

​

[네이버 지식백과 참조. 참고문헌

기상청 2015 손에 잡히는 예보기술 제28호,

뇌전 발생 원인과 예측]