백과

구름과 지면 사이의 번개

구름과 지면의 전위차에 의해 발생하는 번개로, 고속 카메라 사진분석에 의하면, 약한 섬광의 선구낙뢰가 50㎲(5×10^-5초) 간격으로 여러 차례 있은 후, 지름이 1~2㎝인 원형 방전에 의해 2만A의 전류가 흐르며 발광한다. 이때 원형도관 내 온도는 3만K 정도이며, 압력이 10기압이나 된다. 도관은 지면 쪽으로 진행하면서 갈라지고, 5×10⁷m/s 속력의 귀환낙뢰와 구름 쪽으로 발생하는 선구-귀환낙뢰가 방전이 3, 4회 반복된다.

귀환낙뢰 동안 10⁵J의 에너지가 발생하며, 1％만이 주위 분자들의 분해, 이온화, 여기화, 운동 에너지 등의 내부 에너지로 쓰이고 나머지는 도관확장과 음파에너지로 사용된다.

구름과 구름 사이의 번개와 구름 내부의 번개

구름 내부는 방전에 의한 중화가 주로 일어나므로 구름과 구름 사이의 번개는 드물다. 섬광과 1ms(10^-3초) 간격으로 수차례 계속 일어나는 구름 내부의 방전은 0.2초 동안 지속되며, 그때 방전량은 20C, 속력은 2만m/s, 전류량은 1,000~4,000A 정도이다.

천둥

번개에 의해 주위 공기는 급속하게 가열되고 초음속의 속력으로 팽창하며, 이때 발생하는 충격파는 즉시 음파로 전환된다. 그 결과 일련의 '꽝우르릉' 등의 소리가 나며, 가청 범위의 최대 에너지 주파수는 50Hz이다.

광속은 3×10⁵㎞/s인데 음속은 355m/s이므로 섬광이 있은 후 소리가 들리며, 그 시간차로 발생거리를 계산할 수 있다.