비가 많이 오는날 번개도 많이 치는데 그 에너지원은 무엇일까요
비오는날 특히 번개가 많이 치는 이유는 전기구름이 충돌 하기 때문이라고 얼핏 배운것 같은데 실상 번개 발생의 에너지원은 무엇인가요?
안녕하세요. 이종재 과학전문가입니다.
일단 번개는 방전 현상으로 생깁니다.
천둥과 번개를 일으키는 것은 바로 적란운인데, 적란운이란 소나기 구름으로 위아래로 길고 두께가 6~8키로미터에 이르는 아주 두꺼운 구름입니다.
구름은 작은 물방울이나 얼음 알갱이들이 모인 덩어리인데, 구름을 구성하는 물방울이 상승기류로 인해 올라가다 압력이 낮아져 팽창으로 인하여 파열되면 파열된 물방울은 양으로 대전되고 주위의 공기는 음으로 대전한다.
보통 양으로 대전된 물방울은 위로 올라가고 음의 전하는 아래쪽에 머무는데, 이때 구름 속에 있는 양전기(+)와 음전기(-)가 서로 부딪치면서 또는 구름의 음전기와 지면의 양전기가 서로 부딪치면서 발생하는 전기가 번개입니다. 즉, 번개는 구름과 구름 사이 또는 구름과 대지 사이에 일어나는 방전현상입니다.
번개는 가열된 공기가 폭발적으로 팽창하면서 나는 소리이고, 이때 번개가 치면 순간적으로 온도가 30,000도 가까이 상승하는데, 이 열에너지에 의해 주위의 공기가 급격히 가열되어 부피가 폭발적으로 팽창하여 나는 소리가 천둥입니다. 천둥과 번개는 동시에 일어나는데 번개는 빛의 속도로 그리고 천둥은 소리의 속도로 오기 때문에, 번개가 친 다음에 천둥소리가 들려오게 됩니다.
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.