천둥과 번개의 차이점에 대해 알아봅시다.

천둥과 번개의 의미, 현상과 차이점을 알아봅니다.

비가 오는 날 또는 여름에 장마철이면 강한 비와 함께 천둥번개가 치는 날이 있습니다. 저는 어릴 때 학교 주변에 넓은 산지 쪽에서 번개가 치는 것을 본 적이 있었는데요, 비가 와서 계속 어두컴컴했다가도 번개가 번쩍 하는 순간에는 주변이 정말 흰색으로 환하게 밝아지는 것을 본 적이 있습니다. 그리고 '우르릉' 하는 천둥의 울림이 다가오는 것도 몸에 느껴졌습니다. 오늘은 천둥과 번개의 의미, 그리고 그 현상과 차이점에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 

 

번개

번개(Lightning)는 구름과 구름, 구름과 대지 사이에서 일어나는 방전현상입니다. 구름과 지표면 사이에서 발생한 번개를 벼락 혹은 낙뢰로 부르며, 이때 방전이 일어나는 대상 가운데 강한 빛이 발생하고 큰 소리의 천둥이 동반됩니다. 우리가 보는 하늘에서 대지로 이어지는 번개의 모습이 이 모습일 것입니다. 대기 내부에서 대전된 부분은 낙뢰가 발생하며 일시적으로 안정화됩니다. 

 

번개는 대기의 질소를 땅으로 환원시키는 질소고정에서 부분적으로 역할을 하기도 합니다. 번개가 칠 때 공기 중의 질소분자의 결합을 끊어 산소화 결합되어 이산화질소를 생성하고, 구름 속의 비와 결합하여 질산, 질산염의 형태로 대지로 내리게 되면 식물이 흡수할 수 있도록 토양에 보충이 되어 영양분이 됩니다.   

 

일반적으로 소나기구름이 형성되고 빗방울들이 상승기류로 인해 파열되고, 파열된 빗방울들이 양전하를 띄게 됩니다. 양전하는 주변 공기를 들뜨게 만들어 음전하를 띄는 플라스마 상태로 변화시키는데 빗방울이 아래로 떨어지며 파열하기에 음전하를 띄는 공기고 지상으로 퍼져나가게 됩니다. 이렇게 형성된 대량의 양전하와 음전하가 전자를 주고받으며 대량의 전기를 만들게 됩니다. 이 전기로부터 뿜어지는 전자기파(가시광선)가 번개이고, 주변 공기가 순식간에 뜨거워지며 팽창, 폭발하는 소리가 천둥입니다. 

 

번개가 내리치는 속도인 뇌 속(雷速)은 일반적으로 시속 약 3억 6천만 km/h, 초속으로 10만 km/s라고 합니다. 번개가 빛의 속도(광속光速, 약 30만 km/s)라고 생각할 수 있는데 '번개에서 나오는 빛'이 빛의 속도이고, '번개가 치는 속도'는 그와 다르다고 합니다. 번개의 약 80%는 뇌운에서 다른 뇌운으로 치는 것으로 알려져 있습니다. 

 

천둥

천둥(Thunder)은 날씨의 하나로 번개를 동반하는 대기 방전 현상, 번개가 칠 때 발생하는 공기의 파열음으로 하늘이 크게 울리는 소리를 의미하며 천둥 또는 우레라고 불립니다. 큰 비나 소나기와 같은 강우 시에 나타나는 것이 일반적이며, 주로 적란운에서 발생하는 경우가 많습니다. 번개가 칠 때 번개 주변 공기가 3만도 가까이 상승하게 되며 이렇게 순간적으로 가열된 공기 분자가 여러 방향으로 팽창하다가 찬공기와 격렬하게 충돌하며 번개에 의해 갈라진 공기 중에 강한 충격파, 파동이 전달되며 마치 폭탄이 터지는 것 같은 소리가 나는 것입니다. 

 

우리나라에서 본래 천둥은 번개를 포함하는 기상현상 자체를 일컫는 단어였습니다. 표준어 측면에서는 천둥을 '뇌성과 번개를 동반하는 대기 중의 방전현상'으로 칭하고 있으나, 과학적 구분에 의해 천둥은 영어 thunder에 대응되는 소리로, 번개는 lightning에 대응하는 방전현상과 같은 전기적 현상으로 구분 짓고 있습니다. 

 

보통 '천둥번개'라고 부르는 경우가 많은데, 우리가 인지하게 되는 순서를 보면 빠른 번개가 앞으로 와 번개천둥이 되어야 하지 않는가 하고 생각하실 수 있겠습니다. 하지만 구름 안에서 구름으로 천둥번개를 동반하는 경우는 두꺼운 적란운에서 발생하는 경우가 많으며, 이때 먼 하늘에서부터 무성한 구름 속에서 번쩍이는 구름과 소리를 듣다가 큰 비가 내리며 땅에도 번개가 내려치기에 천둥번개라고 불리는 것이 낯설지만은 않은 것 같습니다. 

 

소리가 굉장히 크기에 남녀노소 안 가리고 주의하는 것이 좋습니다. 가까운 곳에서 번개가 친 경우 순간 공기의 파열음이 쫘악 나고 잠시 조용해졌다가 마치 포탄이 연속적으로 터지는 것과 같은 소리가 꽈과광! 하고 이어지는데 번개가 가진 큰 에너지가 큰 소리와 파동으로 전해지는 것을 알 수 있습니다. 아파트 단지 등에 번개가 내리친 경우 그 소리에 자동차의 경보장치가 작동하는 경우도 볼 수 있습니다. 먼 하늘에서 '우르르릉'하고 들리는 소리는 거리가 멀기에 부드럽게 전해지는 번개에 의한 천둥소리입니다. 

 

우리가 번개가 친 것을 '보고'나서 천둥을 '듣게' 되는 이유는 번개는 빛(빛의 속도 광속, 광속은 약 30만 km/s)이고 천둥은 소리(소리의 속도, 음속은 20℃에서 약 343m/s)이기에 그렇습니다. 

천둥소리는 한 지점에서 발생한 것이 아니라 번개의 움직임, 방전로를 따라서 발생하는 소리이기에 먼 곳으로 전해질 때에는 복잡한 형태를 띠게 됩니다. 일반적으로 천둥의 범위는 발생원에서 15km까지 천둥소리를 들을 수 있는 것으로 알려져 있으며, 멀어도 20km를 넘지 않는 것으로 전해집니다. 

 

 

정리

오늘은 천둥과 번개에 대해서 알아보았습니다. 옛날 사람들은 천둥과 번개를 신의 분노, 권능으로 여겨 절대적인 존재의 '천벌'로 받아들이기도 하였습니다. 그래서 그리스-로마 신화에서는 제우스, 북유럽에서는 토르, 인도의 인드라와 같은 강대한 힘을 가진 중요한 신과 번개를 연결 지어 생각하기도 했습니다.

 

천둥과 번개의 시간차를 이용하면 낙뢰가 떨어진 곳까지의 위치를 대략적으로 유추할 수 있습니다. 천둥과 번개의 시간차(초)에 음속인 340m/s를 곱하여서 측정할 수 있습니다. 

예를 들어 번개가 치고 천둥이 들렸을 때, 천둥과 번개의 시간차이를 확인하였을 때  

1초일 경우 낙뢰지점과 나(측정자)와의 거리차이는 약 340미터 정도, 

3초일 경우 낙뢰지점과 나(측정자)와의 거리차이는 약 1킬로미터 정도인 것으로 예상할 수 있습니다. 

 

번개를 에너지로 활용할 수 있으면 좋을 것 같다는 생각도 할 수 있습니다. 1년간 치는 번개의 에너지를 보면 전 세계 전기 사용량의 20%에 달하는 에너지로 예측하고 있습니다. 그러나 번개가 원하는 시간에 원하는 장소로 일정하게 치지 않는다는 점, 번개의 전압이 너무 높아 현재 인류의 장치로는 바로 수용하여 저장할 수 있는 장치가 없다는 점 등이 어려움으로 작용하여 에너지원으로의 활용은 어려워 보입니다.  

 

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