천둥과 번개는 어떻게 생성되나요?

Question

하늘에서 비가 올 때 번쩍하면서 천둥번개가 치는걸

볼 수 있는데요.. 이 천둥번개는 어떠한 과학적 원리로

생성 되는 건가요?

또 하늘에서 번쩍한 뒤 약 10초 정도 뒤에 큰 소리가 나는 건

어떠한 이유 때문인가요?

전문가님들의 답변 부탁드립니다.

Answer 1

천둥 번개는 구름 속에 형성된 전기장 때문에 생성됩니다.

구름 입자는 양전하, 음전하를 가지게 되는데 입자가 전하의 갯수를 맞추기 위해 이동하는 순간이 있습니다.

이것이 천둥 번개를 발생 시킵니다.

그런데 이 구름 속의 전기장이 물방울과의 마찰에 의해서 발생합니다.

먹구름 안에 있는 물방울이나 작은 얼음들이 계속 부딪히며 얼음은 전자를 뺏기고 더 높은 곳으로 상승합니다.

그러면 위쪽은 상대적으로 양전하, 아래쪽은 음전하를 가지게 되어 천둥 번개가 치는 구름이 되는 것입니다.

이때 들리는 것이 천둥소리이고 보이는 것이 번개입니다.

빛이 소리보다 빠르니 먼저 보였다가 나중에 소리가 들리게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

번개는 방전에 의한 발광되는 현상을 말하며 이 방전에 의한 소리를 천둥이라고 합니다. 보통 사람 눈에 번개부터 보이고 이후 천둥 소리가 들리는것 소리가 빛보다 전달 속도가 느리기 때문입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.

먼저 천둥은 번개와 같이 공기 중에 전기가 방전되면서 발생하는 소리입니다.

우리를 둘러싸고 있는 공기는 전기가 흐르지 않는 절연체인데, 그런 성질을 가진 공기 중으로 전기가 방전된다면 어떨까요.

전기는 흐르기 위해 노력하지만 절연체인 공기 중을 흐른다는 건 쉽지 않을 것이기에, 그때 방전되는 부분인 방전로는 순식간에 30,000K의 고온이 됩니다,. 막힘없이 잘 흐르던 물도 그 물길을 막아버리면 물이 흐르지 못해 넘치게 되듯, 짧은 시간에 뜨거워진 공기는 초음속으로 팽창하게 되고 주변 공기와 부딪히게 되는데 이때 발생하는 소리가 천둥입니다.

번개같은 경우 대기에는 수직의 전기장이 존재하고 자유전하가 있는데, 이 번개구름 속에서 양전하와 음전하로 분리되는 과정을 통해 번개가 생성됩니다. (보통 ‘중력분리이론’으로 설명합니다 → 빗방울이나 우박처럼 무거운 입자에서는 음전하가 떠나지만, 양전하는 구름입자나 이온처럼 가벼운 입자를 향하게 돼 전하가 분리되는 과정)

Answer 4

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

●천둥번개(thunder and lightning): 공기 중을 흐르는 전류에 의해 생성되는 빛이 번개이고 공기의 급격한 팽창과 압축에 의해 생겨나는 충격파가 천둥입니다.

■ 번개

번개구름 속에서 분리 축적된 음·양의 전하 사이 또는 구름 속의 전하와 지면에 유도되는 전화와의 사이에서 발생하는 불꽃방전을 번개라고 합니다. 번개방전 또는 뇌방전이라고도 하며, 구름속의 전하 사이의 방전을 구름속 방전, 구름 방전 또는 구름사이 방전, 구름과 지면 사이의 방전을 대지 방전 또는 ‘벼락’이라고 합니다.

어느 쪽의 방전이라 할지라도 규모가 대단히 크고, 방전 직전의 양쪽 전하 중심 사이의 전위차는 1억∼10억V, 중화되는 전하는 통상 20∼30 쿨롬으로서, 방전로의 길이는 수km로부터 십수km에 이릅니다. 번개는 좁은 의미로는 이 방전에 의한 발광현상을 말하는데 이 방전에 의하여 나는 소리를 천둥이라고 합니다.

■ 천둥

공중전기의 방전에 의하여 발생하는 소리를 말하는데 공중전기의 방전로는 30,000K의 고온에 달하여 초음속으로 팽창하게 되므로 기압의 충격파를 일으켜 천둥을 울리게 합니다. 천둥 그 자체는 0.5초 이하의 단시간의 현상이지만 방전로의 길이가 2∼14km에 이르고 있으므로 귀까지의 도달시간 차이 때문에 소리가 길게 끌면서 들리며 천둥이 들리는 범위는 30km 정도입니다.

Answer 5

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

적란운이 발달하면서 구름 내부에 분리 축적된 음전하와 양전하의 사이 에서 일어나는 불꽃방전을 번개라고 한다. 이러한 번개 중에서도 구름 속에 서 일어나는 방전현상을 구름방전이라 하고, 구름 하단의 음전하와 지면으로 유도된 양전하 사이에 발생하는 방전을 낙뢰라고 한다

Answer 6

안녕하세요. 이조은 과학전문가입니다.

번개는 공기 중에 흐르는 전류에 의해 생성되는 빛이고, 천둥은 공기의 급격한 팽창과 압축에 의해 생겨나는 충격파입니다.

번개구름 속에서 모인 전하 사이에서 발생하는 불꽃방전이 번개인데요. 빛이 먼저 보이고 소리가 들리는 건 빛이 소리보다 빠르기 때문입니다.

참고로 빛의 속도는 1초에 30만 km, 소리의 속도는 1초에 340 m 입니다.