번개, 벼락, 천둥

[손종구]

번개, 벼락, 천둥은 어떻게 다른가요?

•  

전기는 우리 주변에 여러 가지 형태로 존재하지요.

하늘의 번개, 털옷이나 머리카락의 정전기 모두 전기이며, 풍선을 머리카락에 문질러도 전기가 발생해요.

그런데 비 오는 날 볼 수 있는 번개와 벼락, 천둥소리는 어떻게 생기나요?

번개와 벼락, 천둥

번개와 천둥을 일으키는 것은 구름이에요.

번개는 많은 양의 전하들이 구름에서 구름으로, 또는 구름에서 땅으로 이동하는 현상이에요.

번개는 대개 소나기구름에서 일어나요.

소나기구름은 강한 햇빛 때문에 지표면의 공기가 가열되어 더워진 공기가 높이 올라가면서 생겨요.

여름에 흔히 보는 뭉게구름은 크게 발달한 소나기구름이에요.

그런데 번개 가운데 땅으로 떨어지는 것이 있는데 이것을 벼락이라고 해요.

벼락이 땅으로 떨어지는 것은

구름의 아래쪽은 (－)전하를, 지표면은 (＋)전하를 띠면서

구름과 지표면 사이에 전압이 높아지면 아주 짧은 시간에 전류가 흐르기 때문이에요.

또 번개는 구름과 구름 사이에서 치기도 하고, 구름에서 바다로 떨어지기도 해요.

천둥은 번개가 칠 때 일어나는 소리예요.

번개가 지나가는 길은 온도가 주변보다 매우 높아서 3만 ℃에 이르러요.

그래서 주위의 공기가 아주 빠르게 팽창1) 하여 폭탄이 터지는 것처럼 나는 소리가 바로 천둥이에요.

[번개]

번개의 전압

번개가 칠 때 전압은 10억 V(볼트), 전류는 수만 A(암페어),

번개가 치는 순간 온도는 태양 표면 온도의 5배인 약 3만 ℃ 정도예요.

5천 A의 벼락은 100 W(와트)의 전구 7천 개를 여덟 시간 동안 켤 수 있는 에너지예요.

우리가 눈으로 보는 번개의 모습은 전하가 이동하는 가장 짧은 길이에요.

직선보다는 삐뚤삐뚤한 형태인데 전하들이 전위차가 높은 곳을 따라 이동하기 때문이에요.

피뢰침을 설치하면 번개 피해를 줄일 수 있나요?
번개가 전기 현상이라는 것을 밝혀낸 사람은 벤자민 프랭클린이에요.

프랭클린은 아주 운이 좋아서 1752년 비 내리는 날에 연을 날리는 실험을 하였지만 감전되지 않아서 살았어요.

하지만 이 실험을 다시 해 보려고 한 사람들은 감전되어 죽었어요.

피뢰침을 건물 꼭대기에 설치하면 공기 중의 전하를 땅속으로 끌어들여 건물로 번개가 치지 않도록 해요.

그래서 피뢰침 높이를 반지름으로 하는 원 안의 건물을 보호해요.

그리고 혹시라도 번개가 쳤을 때에도 건물의 피해를 최소한으로 줄일 수 있어요