번개에도 색이 있다고? 네온컬러처럼 다양한 번개
2019년 기상청은 올해 장마가 예년보다 다소 늦어져 6월 말, 7월 초에 시작해 7월 25일 경까지 이어진다고 발표했어요. 장마 기간처럼 강한 소나기가 많이 내릴 때 함께 관찰할 수 있는 것이 바로 천둥과 번개인데요. 혹시 여러분이 보았던 번개가 무슨 색이었는지 기억하시나요? 찰나에 강한 섬광으로 순식간에 지나가기 때문에 번개의 색을 떠올리는 건 사실 어려운 일이에요.
오늘은 서울시교육청 브런치 서울교육나침반과 함께 번개가 생기는 원리와 네온컬러처럼 다양한 번개에 대해 알아봐요
출처 - wikimedia그리스 신화에서는 신들의 우두머리인 제우스가 만드는 것이 바로 번개죠. 옛날 사람들은 천둥과 번개가 하늘이 노해서 벼락을 내리는 것으로 생각했어요. 번쩍이는 번개와 요란한 천둥은 지금 봐도 무서우면서 신비로운 현상이죠. 과학적으로 현재 밝혀진 번개는 구름과 구름, 혹은 구름과 대지 사이에서 일어나는 방전 현상이에요. 적란운이라 불리는 소나기구름에서 번개가 일어나는데요. 소나기구름은 강한 태양 광선에 지표의 공기가 가열되면서 생기는 상승기류에 만들어져요. 소나기구름을 구성하고 있던 물방울이 상승기류로 인해 파열되면 파열된 물방울은 양으로 대전*되고 주변의 공기는 음으로 대전*돼요.
(*대전: 어떤 물체에 전기가 띠는 현상)
+위 그림을 보며 이해해보세요.
양의 전하를 가진 물방울은 구름의 위쪽으로 올라가고 음의 전하를 가진 물방울은 구름의 아래쪽으로 모이는데요. 음전하가 점점 많아지면 땅의 양전하가 있는 곳으로 떨어지려고 해요. 구름 속에 있는 양전기(+)와 음전기(-)가 서로 부딪히거나 구름의 음전기와 지면의 양전기가 서로 부딪히면서 발생하는 전기가 번개예요. 대부분의 번개는 2초 내로 치는데 한 번의 번개는 100와트짜리 전구 4만 2천 개를 여덟 시간 동안 켤 수 있는 에너지라니 엄청 큰 에너지죠? (출처: 이상기후에서 살아남기 )
그리고 구름과 구름 사이에서 일어나는 방전 현상을 ‘구름방전’이라고 부르고 구름과 대지 사이에 일어나는 방전 현상을 ‘낙뢰’라고 불러요. 우리나라에서는 평균 해마다 14만 건 정도의 낙뢰가 발생하는데요. 2017년 기상청 발표를 기준으로 전체 낙뢰의 58%가 7월에 관측되었어요.
우리가 흔히 보는 번개는 백색과 푸른색이에요. 그리고 흔하지는 않지만 보라색, 노란색, 붉은색도 관찰할 수 있는데요. 그렇다면 왜 번개는 다양한 색으로 보일까요? 번개의 색이 다양한 건 네온사인이 다양한 색을 내는 것, 별이나 불의 색상과 비슷한 원리에요. 우리가 보통 불을 그리면 붉은색이나 주황색으로 그리죠. 하지만 가스 불에서 푸른빛을 발견한 적 있으시죠? 그 이유는 온도와 관계가 있는데요. 온도가 높을수록 푸른빛으로, 온도가 낮을수록 붉은빛으로 보여요. 번개 역시 주변 공기의 온도에 따라 푸른색, 백색, 노란색, 붉은색 등을 띠는 거죠.
이 원리는 네온사인의 색을 내는데도 이용돼요. 기체를 네온관에 넣고 양쪽 전극에 고압의 전류를 가하면 플라즈마 상태가 되면서 빛을 내요. 이때 어떤 기체를 넣느냐에 따라 네온사인은 다양한 색을 보여주죠.
네온 기체 → 주황색
헬륨기체 → 분홍색
아르곤 기체 → 보라색
제논기체 → 파란빛
크립톤 → 하얀색
번개 역시 네온사인처럼 플라스마의 한 종류인데요. 대기 중에 어떤 기체가 많이 존재하는지, 어떤 조건에서 분해되었는지에 따라 번개 색이 달라져요. 즉 번개의 색깔은 주변 공기의 온도와 공기 중의 수분, 번개 등 날씨와 대기 성분에 따라 결정되는 것이죠.
#벡색번개
백색 번개는 주변에 오염물질과 먼지, 수증기가 거의 없을 때 나타나요. 대기의 영향을 거의 받지 않는 깨끗한 상태에서의 번개 색상이죠.
#푸른색번개
가장 흔하게 볼 수 있는 푸른 번개는 온도가 가장 높은 상태에요. 하늘이 푸른색으로 보이는 것처럼 대기 중의 작은 먼지들이 번개의 빛을 산란*시키며 푸른색으로 보이는 것이에요. 공기 중에 얼음이 많이 있는 겨울에는 푸른색의 번개를 볼 확률이 올라가요. (*산란 - 파동이나 입자선이 물체와 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상)
#보라색번개
보라색의 번개 역시 비교적 흔하게 관찰할 수 있는 번개 색상인데요. 대기 습도가 높을 때 자주 발생하며 높은 강수량을 동반할 때 자주 볼 수 있어요.
#노란색번개
노란색의 번개는 관찰하기가 어려워요. 맑은 날, 번개가 칠 때 노란색인 경향이 많은데 낮은 강수량의 폭풍이 다가올 때거든요.
#붉은색번개
붉은색 번개는 빛의 스펙트럼의 거의 끝 색으로 가장 차가운 번개에요. 보통 지면에 가까운 쪽에서 관찰되며, 공기 중에 물방울이 많은 장마철에 붉은 번개를 볼 가능성이 높아요.
오늘은 번개의 원리부터 네온사인처럼 다양한 번개 색상에 대해 알아봤는데요. 앞으로는 번개가 치는 날이면 번개 색상을 유심히 보게 될 것 같죠? 번개를 관찰하게 되는 날에는 번개 색깔을 보고 그날의 대기 상태를 예상해보세요:)
[출처] 서울시교육청 블로그 '서울교육나침반'
