UPDATED. 2019-12-05 16:45 (목)

짧지만 굵은 일생...번개의 원리
짧지만 굵은 일생...번개의 원리
  • 장순관 기자
  • 승인 2019.11.18 17:52
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

대부분의 번개는 만들어진 구름 속에서 튕길 뿐이다. 그러나 구름 밖으로 튀어나올 만큼 강한 전하를 지니고 있는 번개는 엄청나게 큰 천둥소리와 함께 관측자들의 경이와 두려움을 자아낸다. 실제로 미국에서는 매년 수십 명이 낙뢰로 죽는다. 번개의 수명은 보통 몇 분의 1초밖에 되지 않는다. 그 짧지만 굵은 일생을 분석해 보자.

튕기는 전자

쇼는 적란운에서부터 시작된다. 이곳에서 얼음 입자들이 고속으로 충돌하면 서로의 전자를 빼앗게 된다. 그 결과 양전하는 구름 맨 위에 매달리게 된다. 음전하는 구름 중간 부위에 축적된다.

방전

양전하와 음전하 사이의 에너지 교류가 전압을 만들어낸다. 전압이 충분히 올라가면 구름 밖으로 전기가 길이 50m의 나뭇가지 모양으로 빠져나온다. 이 나뭇가지는 5천만 분의 1초마다 가지를 친다.

통로 연결

음전하가 구름에서 튀어나오면서 전자를 내쫓는다. 그러면 지표와 나무 또는 건물 꼭대기 위로 뻗어 나오는 공기의 기둥은 양으로 대전된다. 이 공기의 기둥이 번개의 가지와 접촉하게 되면 번개의 통로가 된다.

돌아온 낙뢰

이 통로는 전자를 지면으로 쏟아 내면서 3만 암페어의 전류를 운반한다. 가정용 전기 소켓 2,000개가 소비하는 전류량이다. 이러한 번개는 빛의 속도의 1/3로 지면에 내려 꼿힌다.

양성자 펀치

드문 경우이기는 한데 구름의 양으로 대전된 상반부가 지면의 음입자와 연결되기도 한다. 이런 번개는 300,000암페어를 전달한다. 폭풍 본체로부터 40km 떨어진 곳까지도 낙뢰한다.

대전

천둥소리는 여기서 일어난다. 낙뢰가 주변의 공기를 섭씨 27,760도로 가열한다. 이로서 기체가 팽창해 충격파를 형성한다. 이 힘이 약화되어 가청음으로 변해 전파되는 것이 바로 천둥소리다.

몇 초 후

번개는 광속으로 전파되지만 천둥은 음속, 즉 마하 1로 전파된다. 이 때문에 번개의 낙뢰지점 거리를 알 수 있다. 번개가 친 후 천둥이 울리기까지 걸리는 시간을 재보면 1초당 340m 떨어진 곳에 낙뢰한 것이다. 5초가 걸렸다면 1,700m.

 

장순관 기자 bob0724@naver.com

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.