천둥과 번개가 치는 이유는 무엇인가요?
천둥과 번개가 치는 이유는 무엇인가요? 특히 비바람과 함께 천둥과 번개가 많이 치는데, 비와 천둥, 번개는 무슨 연관성이 있는것인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
천둥과 번개는 번개가 지평선을 비롯한 대기 상의 물체에 부딪히면서 발생합니다. 번개는 대기 상의 차이가 큰 지역과 작은 지역 사이의 전기적인 차이가 발생할 때 발생하는 것으로, 대기 전하의 불균형이 원인입니다.
대기 전하의 불균형이 발생하는 원인은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 경우는 대기 중에 마찰이 발생할 때 발생합니다. 예를 들어, 구름 안에서 물방울이 서로 부딪히거나, 바람이 불면서 구름이 마찰되는 경우 등이 있습니다. 이 때 구름 안에서 전하가 불균형하게 배치되면서 번개가 발생할 수 있습니다.
번개가 발생하면, 고온과 고압을 동반한 폭발음이 발생합니다. 이 폭발음이 천둥 소리가 되는 것입니다. 번개와 천둥이 동시에 들리지 않는 경우가 있는데, 이는 번개와 천둥이 발생한 위치와 관측자의 위치 사이의 거리에 따라 발생하는 시차 때문입니다. 번개가 발생한 후, 소리는 초당 330미터의 속도로 이동합니다. 즉, 1km 떨어진 번개와 천둥을 들을 때는, 번개가 발생한 후 약 3초 후에 천둥 소리를 들을 수 있습니다.
따라서, 천둥과 번개는 대기 전하의 불균형과 이에 따른 번개가 지평선을 비롯한 대기 상의 물체에 부딪히면서 발생하는 것입니다.
천둥과 번개는 번개 방전과 밀접한 관련이 있습니다. 비바람이 올 때, 구름과 지면 사이에 전기적인 차이가 발생하게 되는데, 이 차이로 인해 대기 속에 전하가 축적됩니다. 이 때 축적된 전하가 구름과 지면 사이에 방전되면서 번개가 발생하게 됩니다. 방전 시에는 매우 높은 전압과 전류가 발생하며, 이에 따라 폭발적인 소리인 천둥이 발생합니다. 따라서 비바람이 많을 때는 천둥과 번개가 더 많이 발생하는 것입니다.