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ⓒ 플리커

구름과 구름, 구름과 대지 사이에서 일어나는 방전 현상, 번개! 비가 많이 오는 날, 하늘에서 큰 천둥소리와 함께 번개가 치는 모습을 본 적 있으실 텐데요. 이처럼 우리가 알고 있는 번개는 보통 하늘에서 아래로 칩니다. 그런데 땅에서 구름 위로 치는 번개도 있다는 것, 알고 계셨나요? 어떻게 번개가 위로 치는 걸까요? 자세히 알아보겠습니다.

 

뇌운에서 발생하는 방전 현상 ⓒ 김현서 제작

 

번개는 보통 뇌운(소나기구름)에서 발생합니다. 구름 내부에는 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 존재하는데, 이들이 움직이고 서로 부딪히면서 양(+)전하와 음(-)전하로 분리되죠. 분리된 양전하는 구름 위쪽으로, 음전하는 구름 아래쪽으로 모이게 돼요. 그러다가 구름 아래쪽에 쌓인 음전하의 양이 많아지면 순간적으로 전류가 흘러 번개가 치게 됩니다. 대부분의 번개는 구름 속에서 치지만, 가끔 구름과 땅 사이에서 이런 현상이 나타나기도 해요. 이것이 바로 우리가 흔히 벼락이라고 말하는 ‘낙뢰’입니다.

 

선도 낙뢰와 귀환 낙뢰의 발생 원리 ⓒ 김현서

 

물방울이나 얼음이 밀집한 지역에는 음전하가 많이 있는데요, 많은 전하를 가진 구름이 그곳을 지나가면 구름의 음전하는 더욱 강해집니다. 그러면 그 음전하는 땅으로 움직이게 돼요. 이것이 우리가 흔히 보는 번개로 위에서 아래로 치는 번개인 선도 낙뢰(부극성 낙뢰)입니다.

 

선도 낙뢰는 구름 아래쪽이 음전하로 대전되어 있으므로, 지면에는 양전하가 집중적으로 유도되는데요. 이때 구름에서 지면 가까이 내려온 음전하들은 땅에서 높이 솟은 뾰족한 물질로부터 양전하를 끌어올려요. 그러다가 음전하와 양전하가 만나는 순간, 많은 양의 양전하가 위로 솟구쳐 엄청난 소리와 밝은 불꽃을 일으키게 됩니다. 이것이 바로 땅에서 구름으로 올라가는 번개인 귀환 낙뢰(정극성 낙뢰)랍니다.

 

여름뇌운과 겨울뇌운 ⓒ 케이웨더 홈페이지

 

우리나라의 겨울 뇌운 또한 귀환 낙뢰를 발생시킬 수 있어요. 보통 구름 아래쪽이 음전하일 때는 선도 낙뢰, 양전하일 때는 귀환 낙뢰가 주로 발생하는데요. 여름 뇌운은 위아래로 길게 형성되고 내부의 기상현상에 의해 양전하가 구름 위쪽에 위치하게 됩니다. 따라서 선도 낙뢰가 발생해요. 반면에 겨울 뇌운은 가로로 비스듬히 누워서 형성되는데요. 겨울 뇌운의 경우 여름철보다 더 낮은 곳에 위치해서 양전하가 그리 높지 않은 곳에 생성됩니다. 이렇게 되면 지면에 가까운 구름의 양전하가 지면의 음전하와 마주치게 되면서 귀환 낙뢰가 발생하는 것입니다. 따라서 귀환 낙뢰는 주로 겨울철에 많이 발생합니다. 그러나 90% 정도는 선도 낙뢰이므로, 우리가 귀환 낙뢰를 흔히 보지 못하는 것이에요.

 

화산 번개 ⓒ 미국과학진흥협회(AAAS) 홈페이지

 

이 밖에도 신기한 번개들이 있는데요. 우선, 화산 폭발과 함께 발생하는 화산 번개가 있습니다. 화산 폭발이 일어나면 가스와 고온의 고체 물질이 대기권으로 분출되는데요. 그러면서 거대한 뭉게구름이 피어오르면서 발생 번개가 화산 번개입니다. 대표적으로 아이슬란드 같은 화산지대에서 많이 발견돼요.

 

마른번개 ⓒ 미국과학진흥협회(AAAS) 홈페이지

 

‘마른하늘에 날벼락 친다.’는 말을 한 번쯤 들어보신 적 있을 텐데요. 마른번개는 실제로 존재한답니다. 이 번개는 높은 곳에 있는 뇌우로 발생하게 되며, 주로 산불을 일으키는 주범이에요. 마른번개는 처음엔 빗방울을 머금고 땅에 내려치지만, 빗방울이 땅에 떨어지기 전에 기화(액체가 기체로 바뀌는 현상)하므로 비가 오지 않아요.

 

지금까지 번개가 발생하는 원리와 여러 종류의 번개에 대해 알아보았습니다. 그저 하늘에서 아래로 내려치기만 하는 줄 알았던 번개가 이렇게 다양한 모습들을 가지고 있다니, 정말 신기하지 않은가요? 앞으로 번개가 치는 모습을 보면 좀 더 새로운 눈으로 번개를 바라보게 될 것 같습니다.

 

 

 


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