안녕하세요! @aksen입니다.
요즘 서울에 비가 엄청 쏟아지죠... 습도가 높아서 끈적끈적한데다가 요즘 날도 더워져서 불쾌할 때가 참 많은것 같아요.

혹시 수요일날 천둥 치는걸 들으셨나요? 그 번개가 제 옆에서 쳐서 저도 상당히 놀랐는데요 그 천둥과 번개를 보고 이것에 대해 포스팅해야겠다는 생각을 하는 저도 참... 점점 참된 스티미언이 되가는 기분입니다.

1. 천둥과 번개?

많은 분들이 천둥과 번개를 햇갈려 하시고 혼용하여 쓰십니다. 하지만 이 둘은 전혀 다른 용어입니다. 먼저 사전적 정의를 보죠.

번개 : 구름과 구름, 구름과 지표 사이에서 일어나는 방전 현상 특별히 구름과 지표 사이의 방전은 낙뢰라고도 한다.

천둥 : 번개가 칠 때 동반되는 커다란 소리

차이점이 보이시나요? 번개는 방전현상, 즉, 우리눈에 빛으로서 보이고 천둥은 소리로서 들리게 되죠.

그럼 이 천둥과 번개가 왜 일어나는지 알아보도록 할까요.

2. 천둥번개의 원인

먼저 번개부터 알아보도록 할까요.

번개가 치려면 우선 구름이 있어야 합니다. 특히 적란운 같이 두꺼운 구름이 말이죠.

이런 구름에는 빙정이 수없이 많이 포함되어 있는데 이 빙정의 겉과 속에서 온도차이가 생기게 되죠.
이런 온도차이때문에 빙정의 겉부분은 양전하로, 내부는 음전하로 대전되게 됩니다.

온도차이가 어떻게 전하를 분리시키냐고요? 바로 열전류현상 때문입니다.
열전류 현상은 온도차이와 같은 에너지의 차이때문에 전압이 걸리는 현상을 말하는데 이 포스팅에서는 자세히 다루지 않겠습니다.

어쩃든 빙정의 겉과 속에 전위차이가 생겨 겉은 양전하, 속은 음전하로 대전되죠.
이러한 빙정이 더욱 냉각되게 되면 겉이 부서지게 됩니다.
잘게 부서진 표면은 남아있는 빙정의 속부분에 비해 가볍기 떄문에 구름의 상부에 올라가 위치하게 되고, 빙정의 속부분은 내려가 구름의 하부에 위치하게 됩니다.

또한 위 그림과 같이 구름의 하부의 음전하에 의한 정전기적 인력에 의해 지표는 양전하로 대전되게 됩니다.

이러한 전하의 분리가 계속 누적되다가 절연체인 공기에 전류가 흐를 정도의 전압이 걸리게 되면 공기를 통한 순간적인 방전이 일어나게 됩니다.

이때 구름 상단과 하단사이에 방전이 일어나면 번쩍, 하는 번개가 되는 것이고 구름 하단과 지표사이의 방전이 일어나게 되면 처음 사진과 같은 낙뢰가 일어나게 되지요.

이러한 방전이 일어날 때 빛이 생기는 이유는 무엇일까요?
전류가 공기중을 흐를때 이 엄청난 에너지에 의해서 공기 분자가 순간적으로 3만도 이상 가열되고 이 때문에 공기분자의 전자가 순간적으로 원자를 이탈, 이온화 되었다가 다시 원자와 결합하며 빛에너지를 방출, 이 떄 보이는 빛이 바로 번개나 낙뢰가 칠 떄 보이는 빛입니다.

그렇다면 천둥의 발생원인은 무엇일까요?

위에서 천둥은 번개가 칠 떄 동반되는 소리라고 했었죠? 즉, 천둥의 원인은 번개인 셈이지요.
전류가 공기에 흐를 떄, 공기가 순간적으로 3만도 이상으로 가열되고, 그 때문에 이 가열된 공기는 순간적으로 엄청나게 팽창을 하게 되지요. 팽창되는 공기가 주위 공기와 충돌하며 만들어내는 파동이 소리가 되는데 이를 우리는 천둥이라고 부르는 것이지요.

3. 번개가 친 장소는 어디일까?

번개는 빛, 천둥은 소리라고 했었습니다. 이 둘의 정보전달의 형태가 다른 점을 이용하여 우리는 번개가 친 장소가 현 위치로부터 얼마나 떨어져있는지 알아낼 수 있습니다.

이유는 바로 정보전달의 속도차이가 나기 때문이죠.
빛의 속도는 초속 30만km 입니다. 1초에 지구 7바퀴 반을 도는 속도이죠.
때문에 번개는 생성됨과 동시에 모두가 같은시간에 관측하게 됩니다.

하지만 천둥은 상황이 조금 다릅니다.
소리의 속도는 상온에서 초속 340m 입니다. 1초에 340m밖에 가지 못하죠.

따라서 번개가 발생한 장소로부터 조금 떨어져 있다면 번개가 보이는 시점과 천둥이 들리는 시점 사이에 시간간격이 존재하게 됩니다.

이 때 이 시간 간격을 측정하게 되면 이 번개가 나에게서 얼마나 떨어져있는지 알아낼 수 있죠.

번개는 생성된 즉시 내게 보였을 테지만 천둥은 생성된 후 내게 340m/s로 와야하니 번개와 천둥 사이의 시간에 340을 곱하면 번개까지의 거리가 되겠죠.

예를 들어 번개가 보인 후 5초 뒤에 천둥이 들렸다면 5*340=1700m, 즉 1.7km 떨어진 곳에 번개가 쳤다는 뜻이 됩니다.

이러한 거리 측정을 여러분 혼자만 했다면 그저 번개로 부터 떨어진 거리만 알 수 있을 것입니다.
하지만 여러분의 친구 한명이 다른곳에서 같은방식으로 측정을 했다면 두 정보를 조합해서 번개의 위치를 어느정도 예상할 수 있습니다.
번개까지의 거리를 측정한 사람이 한명 더 있어서 3명이 된다면 번개의 정확한 위치는 물론 번개가 친 높이까지도 계산해 낼수 있습니다.

천둥과 번개에 대해 조금 더 잘 알게 되셨나요? 저는 다음 포스팅에서 뵙도록 하겠습니다!

위 글은 @roys-market 님의 포스팅 보팅을 기다립니다.