번개(ligtening)는 대기의 어느 부분이 공기의 저항을 이겨낼만큼의 전하나 전위차를 얻을 경우 나타나는 현상입니다. 즉 대기가 갖는 전기를 눈에 보이도록 방전하는 현상을 말합니다.
번개는 일반적으로 전락운과 연결돼 나타나지만 난층운이나 눈보라, 먼지폭풍 그리고 분출하는 화산으로부터 나오는 먼지나 가스와 함께 나타나기도 합니다. 뇌우(雷雨)가 있는 동안에 번갯불은 구름안에서, 구름들 사이에서, 구름과 공기 사이에서, 또는 구름과 땅 사이에서 나타날 수 있습니다.
번개는 구름내에서 전기적 쌍극자를 만들어내는 전하분리과정에서 생겨나는 그물전하(net charge)가 있는 영역 때문에 발생합니다.
뇌운(雷雲)내에서 구름의 위쪽에는 양극의 그물전하가, 낮은쪽에는 음극의 그물전하가 분포하고 다시 조그마한 양극의 그물전하가 가장 낮은 지역에 분포합니다. 전하들은 물방울이나 얼음입자위에, 또는 이들 모두 위에 있게됩니다. 만일 주위의 공기가 그물 전하를 갖게 되며, 구름으로부터 공기방전(air discharge)이 일어날 수 있습니다.
첫 번째 번개가 땅에 가까워지면서 정반대의 전하를 유도하는데, 두 번째 치는 번개가 양전하를 땅으로부터 구름으로 옮깁니다.
두 번째 치는 번개는 지상으로부터 50m쯤에서 첫 번째 것과 만나게 됩니다. 결합이 이루어지면 구름과 땅은 작은 전기회로를 형성해 결과적으로 고전류의 아주 밝은 번개를 만드는 것입니다.
이야기를 정리하면 구름쪽으로부터 음전하가 생겨나고 땅쪽에서 양전하가 공급돼 회로가 만들어져 고압전류가 흐르게 되는 것이지요. 이 고압전류, 즉 큰 섬광이 바로 번개입니다.
전형적인 벗갯물은 수억 볼트의 전위차에 의해 만들어지며 2마암페어(am-pere)상당의 전류가 흐르는 것으로 알려져 있습니다. 또한 번개에 의해 생기는 온도는 절대온도 3만℃나 될정도로 엄청나지요.
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인공 번개는 가능한가?
번개에 대한 연구는 미국과 일본이 매우 발달되어
있습니다 작은것이 아닌 일반적인 번개는 우선
번개에 필용한 전기를 만들어 낼수없기 때문에
현재는 불가능합니다 현재 자연적인 번개을
잡아 충전시킬수없는 충전기가 없듯이 말입니다
작은 번개는 실험실에 전력을 크게 하여 만들어
낼수는 있습니다
번개에 대한 연구는 많이 발전되어 일본에서는
번개을 전리층을 이용하여 번개를 유도할수있는
방법까지 발전하였습니다
번개는 유독 뾰족한 것을 좋아해서 그것을 퇴치하는 방법으로 피뢰침을 고안해 냈다. 번개는 왜 뾰족한 피뢰침을 때리는 것일까?
피뢰침의 날카로운 선단에는 전하가 많이 몰려 있어서 번개가 그 곳을 향해 내리치는 것이다. 번개를 두려워하는 이유는 벼락 때문이다. 번개는 대기 중의 방전이 생기는 빛이고, 방전된 전하 덩어리가 지상으로 떨어지는 것을 벼락이라고 한다. 벼락은 전체 방전의 40%를 차지할 만큼 대단한 위력을 발하는 전기 방전이다. 그러하기에 벼락을 저장해서 쓸 수 있다면 굳이 여타의 발전 방식으로 전기를 생산해서 사용할 필요가 없다.
그만큼 벼락이 지니고 있는 전기에너지는 대단하다. 그러한 벼락은 음전하를 몰고 최단 경로를 따라서 지상을 향해 0.02초 내외의 속도로 쏜살같이 내려온다. 그러면서 표적이 될 만한 곳을 찾는데, 그 곳이 전하가 많이 모여 있는 곳이다. 둥근 구체는 전하가 골고루 퍼져 있고 울퉁불퉁한 물체는 날카로운 끝점이나 가장자리로 전하가 이동해여 모인다. 다시 말해, 전하 밀도는 곡률 반경이 작은 데(뾰족한 곳)서 높고 곡률 반경이 큰 데 (평판한 곳)서 낮다. 그런 까닭에 뾰족한 곳에서는 전기장이 극히 높은 값을 갖게 되고, 번개는 피뢰침의 날카로운 끝을 향해 질주하는 것이다. 피뢰침의 보호 범위는 피뢰침의 선단을 축으로 해서, 일반 건물은 60°,위험물 저장고는 45°안쪽이고 그 각을 보호 각이라고 한다.
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번개는 지그재그
찌지직 하며 번쩍이는 섬광에 이어 가공할 파괴력으로 지상으로 떨어지는 번개의 모양은 직선이 아니다. 나뭇가지나 갈래갈래 가지를 치며 뻗어나가는 현상이다. 왜 번개는 곧게 땅으로 내려오지 못하는 걸까?
번개는 대기중의 방전 현상에 의해 발생한다. 구름과 구름, 구름과 지상 사이에 높은 전압 차가 생기면 극히 짧은 시간 동안에 전류가 흐르게 되는데, 그대 생기는 빛이 번개다. 번개가 1회 칠 때의 전기량은 전압 10억V, 전류 수만A(암페어)에 달하는 엄청난 양이다. 100W(와트)짜리 전구 수만 개를 수시간 동안 켜 놓은 에너지와 맞먹는 전기량이다. 번개가 그토록 엄청난 에너지를 갖고 낙하하하기 때문에 주변 환경은 일대 극심한 혼란을 겪는다. 공기 입자들의 이온 분포가 예상치 못한 방향으로 쏠리면서 변하게 되는 것이다.
그러한 현상은 주변의 습도와 기압, 온도 분포, 입자의 이온화 경향 등과 맛물려서 복잡다단하게 나타난다 .그렇게 형성된 불규칙적인 이온 분포는 대기중에 평탄치 않은 전위 차를 만들고 번개는 그렇게 형성된 전하들 사이로 뜰린 길을 지나 내려오면서 최단 경로를 따라 하강하는 것이다. 그래서 번개의 경로가 지그재그 형태를 취하는 것이다.
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번개에 대해 궁금증이 많습니다.
왜 생기며 등등...