번개는 비구름(적란운) 속에서 만들어지는 전기 현상이에요. 구름 안에서 물방울과 얼음 알갱이가 강한 상승기류를 타고 서로 부딪히며 마찰하면 전하가 분리됩니다. 보통 구름 위쪽에는 양(+)전하가, 아래쪽에는 음(-)전하가 쌓이는데, 이 전위차가 공기가 버틸 수 있는 한계를 넘어서면 순식간에 전기가 흐르면서 방전이 일어나요. 이 방전이 바로 우리 눈에 보이는 번개입니다.
천둥은 이 번개 때문에 생기는 소리예요. 번개가 지나가는 좁은 통로의 공기는 순간적으로 2만~3만도까지 가열됩니다. 태양 표면보다 뜨거운 온도라 공기가 폭발적으로 팽창하고, 이때 만들어진 충격파가 사방으로 퍼지면서 우르릉 쾅 하는 천둥소리가 되는 거죠.
번개와 천둥이 늘 함께 나타나는 이유는 둘이 사실상 같은 현상의 두 얼굴이기 때문이에요. 방전이 한 번 일어나면 눈에 보이는 빛(번개)과 공기가 데워져 터지는 소리(천둥)가 동시에 생깁니다. 그래서 원리상 번개 없는 천둥이나 천둥 없는 번개는 없어요. 아주 멀리서 번개만 보이고 소리가 안 들린다면, 너무 멀어 소리가 도달하기 전에 흩어진 경우랍니다.
번개가 먼저 보이는 건 빛이 소리보다 훨씬 빠르기 때문이에요. 빛은 1초에 약 30만km를 가지만 소리는 1초에 약 340m밖에 못 가거든요. 그래서 같은 순간에 생겨도 빛이 먼저 도착하고 소리는 뒤늦게 들립니다. 참고로 번개가 번쩍인 뒤 천둥이 들릴 때까지 초를 세서 340을 곱하면, 번개가 친 곳까지의 대략적인 거리를 미터 단위로 가늠할 수 있어요.