갑작스럽게 내리는 우박은 어떻게 형성되는것인가요?
마른하늘에 날벼락처럼 갑자기 여름하늘에 우박이 내리는 경우가 얼마전에 제가 사는 곳에서 발생을 하였습니다. 집에 있다가 정말 깜짝 놀랐었는데요.
이처럼 갑자기 하늘에서 내리는 우박은 어떤 원리로 생성되는 것인지 궁금합니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
갑작스럽게 내리는 우박은 대형의 얼음 입자로 구성된 강한 성운이 지구 대기로 떨어지면서 형성됩니다. 이러한 성운은 강력한 상승 기류가 발달한 구름 안에 형성되며, 이로 인해 얼음 입자가 계속해서 성장하고 강력한 상승 기류에 의해 유지됩니다.
우박은 일반적으로 충돌 형성 과정을 거치게 됩니다. 상승 기류 안에서, 작은 물방울이나 얼음 결정이 얼음 입자 주위에 응축되어 성장하게 됩니다. 이 과정은 주로 물방울이 냉각되거나, 얼음 결정이 물방울에 의해 동결되어 일어납니다.
성장한 얼음 입자는 상승 기류로 계속해서 올라가면서 다른 얼음 입자와 충돌하고 응축하면서 점점 커지게 됩니다. 이러한 과정으로 인해 우박은 대형의 얼음 입자로 형성되며, 그 크기는 5mm에서 15cm까지 다양할 수 있습니다.
마침내, 성장한 우박은 상승 기류의 힘을 이용하여 대기 중에서 내려오게 됩니다. 이 때, 우박이 지상에 도달하기 전에 대기 중의 물분자와 충돌하면서 얼음 입자 주위에 얇은 얼음 층인 우박의 외피가 형성됩니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
기본적으로 우박의 생성과정은 동일합니다.
구름 내부의 빙정에서 눈이 만들어지고, 충분히 무거워져 상승기류를 이기고 떨어지기 시작합니다. 만일 이대로 지상까지 내려오면 눈이 되고 중간에 녹으면 비가 됩니다.
하지만 구름 일부 영역에 따뜻한 공기가 유입되며 대기가 불안정해 강한 상승기류가 있는 곳으로 떨어진 눈이나 빗방울은 다시 상층으로 상승하며 얼어버리고 얼어버린 물방울 표면에 추가로 수증기가 얼어 들러붙게 됩니다.
그리고 상승기류를 이겨낼 정도로 충분히 성장하고 무거워지면 하강하기 시작하는데, 그대로 낙하한다면 작은 우박이 되지만 다시 상승기류를 타면 더욱 크게 성장하여 대형 우박이 되어 떨어지게 됩니다.
여기서 중요한 원인은 상승기류인데, 무더운 여름은 상승기류의 발생은 물론이고 매우 강하게 발달하기 때문에 우박의 발생가능성도 높아지게 됩니다.
우박은 대기 상에서 빙정이나 빙하가 비슷한 크기의 입자로 성장하여 구름 속에서 충돌하고 응결이 반복되면서 형성됩니다. 우박은 주로 세 개의 주요 과정을 거쳐서 형성됩니다.
냉각과 결정화: 우박은 일반적으로 슈퍼쿨드롭이라고 알려진 물방울로 시작합니다. 슈퍼쿨드롭은 물방울이 어느 정도 냉각되어 0도 미만의 온도에서도 물질이 액체 상태로 남아있는 상태를 말합니다. 이 슈퍼쿨드롭이 구름의 얼음 결정과 충돌하면 얼음 결정 주위에 얼음이 성장하기 시작합니다.
성장과 응결: 얼음 결정 주위의 슈퍼쿨드롭에 물증발이 발생하여 얼음 결정의 표면에 고체 얼음 입자가 형성됩니다. 이 고체 얼음 입자는 냉각되고 수증기가 응결되어 점점 성장합니다. 물방울이 얼음으로 변하면서 빙정의 크기가 커집니다.
오물의 충돌: 성장한 빙정은 구름의 상승 기류에 의해 위로 상승합니다. 이러한 빙정은 다른 얼음 입자나 슈퍼쿨드롭과 충돌하면서 빙정의 크기가 더욱 커집니다. 이러한 과정을 반복하면 빙정은 점점 크기가 커져서 우박이 형성됩니다.
빙정이 충돌하고 성장하는 과정이 반복되면서 우박은 계속해서 커지게 됩니다. 최종적으로 우박은 구름의 상승 기류에서 무거워지면서 구름을 벗어나 지면까지 떨어지게 됩니다. 때문에 우박은 갑작스러운 폭우와 함께 내리는 경우가 많으며, 대형 우박은 심각한 피해를 초래할 수 있습니다.