번개 친후 몇초있다가 천둥이 치는 원리는 무엇때문인지요?

Question

갑자기 마른 하늘에 소나기가 쏟아지더니 잠시후 번개가 번쩍인 후 천둥이 무섭게 울리고 있습니다. 항상 번개가 먼저 번쩍인 후 잠시후 천둥이 치는데 그 과학적 원리가 어떻게 되는지요?

Answer 1

번개와 번개소리가 동시에 발생하는데, 번개는 빛의 속도보다 빠르기 때문에 먼저 보이고, 번개소리는 소리의 속도로 인해 뒤따라 들리는 것입니다. 이러한 현상을 "번개와 천둥의 시간 차이"라고 합니다.

번개가 번개소리보다 먼저 보이는 이유는 빛의 속도가 소리의 속도보다 훨씬 빠르기 때문입니다. 빛의 속도는 초당 약 30만 킬로미터에 이릅니다. 반면, 소리의 속도는 대기에 따라 다르지만, 약 340 미터/초(약 1,225 킬로미터/시간)입니다. 따라서 번개가 번개소리보다 약 1초에 약 340미터(약 1,100 피트) 먼저 보이게 됩니다.

이를 실생활에서 활용하여 번개와 번개소리 사이의 시간 차이를 측정하면 번개의 거리를 약산할 수 있습니다. 시간 차이를 측정한 후에는 간단한 계산을 통해 번개의 거리를 알아낼 수 있습니다. 예를 들어, 번개와 번개소리 사이의 시간 차이가 3초라면, 번개는 약 1,020미터(3초 x 340미터/초) 떨어져 있음을 알 수 있습니다.

번개와 번개소리 사이의 시간 차이를 이용하여 번개의 거리를 추정하는 것은 번개의 근접성을 파악하는데 도움이 되며, 번개가 가까이 있을수록 번개소리와 번개의 차이가 적습니다. 따라서 번개와 번개소리를 관찰할 때에는 안전을 위해 적절한 거리를 유지하는 것이 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

번개와 천둥은 같은 현상의 결과물입니다. 번개는 구름 사이에서 전기적인 방전이 발생할 때 생성되며, 이것이 곧 번개입니다. 번개가 발생한 후에는 몇 초 뒤에 천둥 소리가 들리는데, 이는 번개가 발생한 위치에서 발생한 음파가 우리 근처에 도달하는 데에 시간이 걸리기 때문입니다.

번개는 전기적인 방전으로 인해 공기 주변의 분자들을 이온화시킵니다. 이 영향으로 공기 주변에 있는 분자들이 갑자기 열을 받아 팽창하면서 폭발 소리가 발생하고, 이것이 천둥 소리로 들리게 됩니다. 천둥은 번개가 발생한 위치에서 지점으로부터 직접 전달되는 것이 아니라, 음파의 형태로 주변 공기를 통해 전파되기 때문에 시간이 걸리게 됩니다.

음파는 소리의 속도로 전파되며, 대략 1초에 약 340미터의 속도로 이동합니다. 따라서 번개와 천둥의 거리를 알고자 할 때는 번개와 천둥 사이의 시간 간격을 측정하고, 이를 소리의 속도로 나누어 거리를 추정할 수 있습니다. 예를 들어 3초 간격으로 번개와 천둥을 관찰했다면, 번개와 천둥 사이의 거리는 약 1020미터로 추정할 수 있습니다.