재미로 알아보는 번개, 천둥, 벼락 그리고 빛의 속도

재미로 알아보는 번개, 천둥, 벼락 그리고 빛의 속도

우리의 자연은 참으로 오묘합니다.
우리는 다양한 자연현상을 겪으며 살아가면서도 왜 그렇지? 라는 생각을 해본 적이 있을까요?
오늘은 번개와 천둥, 벼락에 대해 알아보고자 합니다.

맑은하늘에 낀 흰구름

1. 번개란 무엇인가?

하늘을 보면 파랗고 맑은 하늘도 있지만, 구름낀 하늘도 자주 보게 됩니다.
구름 속에는 많은 수분을 갖고 있는데 이 수분 속에 있는 많은 양의 전하들이 구름에서 구름으로, 구름에서 땅으로 이동하는 현상이 바로 번개입니다.

'번개'가 칠때 전압은 10억 V(볼트), 전류는 수만 A(암페어)이며 번개가 치는 순간의 온도는 약 3만 ℃로 태양 표면 온도의 5배에 이른다고 합니다.
번개가 칠때 직선이 아닌 삐뚤삐뚤한 형태로 보이는 것은 전하들이 전위차가 높은 곳을 따라 이동하기 때문이라고 합니다.

밤하늘에 치는 번개

2. 벼락이란 무엇인가?

전위차에 의해 발생한 번개가 여기저기 발생하다가 땅으로 떨어지게 되는것이 있는데 이것을 벼락이라고 합니다.
벼락이 땅에 떨어지는 것은 구름의 아래쪽은 (－)전하를, 지표면은 (＋)전하를 띠면서 구름과 지표면 사이에 전압이 높아지면 아주 짧은 시간에 전류가 흐르기 때문이라고 합니다.

구름에서 땅으로 떨어지는 벼락

3. 천둥이란 무엇인가?

이렇게 번개나 벼락이 칠때 나는 소리는 '천둥'입니다.
번개가 지나가는 온도가 3만 ℃에 이르다 보니 주위의 공기가 빠르게 팽창하게 되는데 이때 폭탄이 터지는 것처럼 나는 소리가 바로 천둥입니다.

그럼 번개가 치는 곳은 내가 있는곳에서 어느 정도 떨어진 곳인지 궁금하신 적 있으세요?
아시다시피 번개가 먼저 치고 천둥소리는 그 이후에 들려오게 됩니다.
이것은 속도와 관련이 있습니다.


번개는 빛입니다.
빛은 초속 30만 km의 속도로 이동하게 되지요

천둥은 소리입니다.
소리는 초속 340m 정도의 속도로 이동하게 됩니다.

여기서 보듯 번개는 발생하자마자 우리 눈에 보이게 되며, 이로인해 발생한 천둥은 초당 340m의 속도로 우리한테 달려옵니다.
즉, 번개가 치고 1초, 2초, 3초 이렇게 세어보세요.
약 12초 후에 천둥소리가 들렸다면 340m x 12초 = 4,080m 가 되므로
번개가 발생한곳은 내가 있는 위치로부터 4.08km 떨어진 곳이라는 것을 짐작할 수 있게 됩니다.

4. 추가로 알아두기

제임스웹이 촬영한 우주

빛의 속도는 약 30만 km/s (정확히는 299,792 km/s)
1시간이면 30만 km x 3,600초(60분) = 1,080,000,00 km
24시간이면 30만 km x 3,600초 x 24시간 = 25,920,000,000 km
한 달이면 30만 km x 3,600초 x 24시간 x 30일 = 777,600,000,000 km
1년이면 30만 km x 3,600초 x 24시간 x 365일 = 9,460,800,000,000 km
빛의 속도로 1년을 이동한 거리 = 1광년

태양에서 지구까지 거리는 1억 5천만 km(정확히는 149,597,870 km)
태양에서 지구까지 빛의 속도로 달리면 |  1억 5천만 km ÷ 30만 km = 500초 = 약 8분 20초
(정확한 거리와 속도로 환산하면 8분 19초 정도가 소요된다고 함)

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감사합니다.