낙뢰가 발생하는 과학적 원리가 궁금합니다.

Question

최근 강원 양양군 해변에서 벼락으로 인명피해가 발생하면서 낙뢰에 대한 관심이 높다.

천둥과 번개가 발생하는 과학적 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

상층과 하층의 대기가 불안정할 때 적란운과 같이 수증기가 급격히 단열 팽창하여 상승할 경우, 구름 밑 부분이 고온 다습한 공기와 구름 윗부분의 차가운 공기가 만나면서 전하가 분리됩니다.

이때 만들어지는 구름이 번개 구름인데, 그 결과 구름 위쪽은 양전하를, 구름 아래쪽은 음전하로 나누어집니다.

구름 내부에서 음전하와 양전하는 분리되어 축적되고, 이들 사이에서 일어나는 불꽃 방전, 즉 번개가 나타나죠.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

낙뢰는 기본적으로 전기 방전 현상입니다. 지평선 상공에 있는 구름 안에서 일어나는 냉·온기의 충돌로 전하가 분리되고, 구름 안에서 전하가 축적됩니다. 이렇게 축적된 전하는 지표면이나 다른 구름 또는 그 사이의 공기와 전하 차이가 생길 때 방전을 일으킵니다.

구름 안에서 전하가 축적될 때, 구름의 상부와 하부 사이에 전하 차이가 발생합니다. 이 차이가 커질수록 구름 안에서 전기장이 형성되어 전하가 이동하게 됩니다. 이러한 과정에서 전기장이 너무 커지면, 구름 안에서 일종의 "전기 분열"이 발생합니다.

이 분열은 구름 안에서 전기의 흐름이 생기게 되는데, 이 흐름이 지표면이나 다른 구름과 만나면 방전이 일어나게 됩니다. 이 방전은 천둥과 번개를 동반합니다. 번개는 방전이 일어나면서 발생하는 광과열과 빛으로 인한 현상이며, 천둥은 번개가 방전할 때 생기는 폭발음입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.낙뢰는 전기장의 강한 차이로 인해 일어나며, 일반적으로 구름과 지면 사이, 구름과 구름 사이에서 발생합니다. 구름은 음성 전하를 가진 입자들로 구성되어 있습니다. 구름 내부에서 발생하는 상승 기류로 인해 구름 입자들이 상승하고, 상승하는 동안 구름 내부의 입자들과 지표면 간에 전기적인 차이가 발생합니다. 이로 인해 구름과 지면 사이에 전기장이 형성됩니다.

전기장이 충분히 강해지면, 대기 내부의 입자들이 이온화되고 전기적인 방전이 발생합니다. 이 방전은 대기 중의 전기를 일으키며, 고열과 강력한 빛을 발산하게 됩니다. 이것이 낙뢰의 모습입니다.