천둥과 번개도 전기의 한 현상

천둥과 번개도 전기의 한 현상

 

천둥과 번개처럼 옛사람들을 놀라게 한 자연현상은 없었다. 하늘이 노해서 벼락을 내리는 것으로 생각해 왔던 것이다. 이러한 천둥의 정체는 오랫동안 규명되지 않은 채 두려움의 대상이었다. 그러다가 17세기에 이르러 겨우 전기라는 것을 알게 되었는데, 그때부터 천둥과 번개도 전기와 비슷하다고 생각하는 학자들이 생겨나게 되었던 것이다.

 

미국의 뛰어난 정치가이며 과학자였던 프랭클린도 그런 사람 중의 하나였다. 그는 천둥과 전기의 관계를 규명하기 위해서 1752년 7월에 하나의 실험을 했는데, 이것이 바로 그 유명한 연의 실험이다. 연에다 30㎝쯤 되는 철사를 늘어뜨린 다음, 연줄의 끝에는 명주리본을 묶고 연줄과 리본을 이은 자리에 한 개의 금속 열쇠를 매달았다.

 

연을 띄울 때는 감전을 방지하기 위해서 명주 리본을 잡고 띄웠다. 처음에는 잘 느끼지 못했으나 연줄이 비에 젖자, 반응이 왔다. 즉 손가락을 살짝 열쇠에 가까이 대자 퍽 하고 불꽃이 튀며 손가락에 짜릿한 통증을 느꼈다는 것이다. 그리하여 그는 열쇠를 라이덴병에 대고 전기를 저장하는 데 성공했다. 그러면 천둥은 어떻게 해서 일어나는 현상일까. 천둥에는 아직 규명되지 않은 사실도 많지만, 지금까지 관측되고 조사된 결과는 대략 다음과 같다.

천둥을 일으키는 뇌운(雷雲)은 소낙비구름이다. 소낙비구름은 강한 태양광선으로 지표의 공기가 가열되어 생기는 심한 상승기류에 의해 발생한다. 여름에 흔히 보는 뭉게구름은 크게 되어 가고 있는 소낙비구름이다. 소낙비구름을 구성하고 있는 물방울이 상승기류로 인해 파열되면, 파열된 물방울은 양으로 대전하고 주위의 공기는 음으로 대전한다.

 

물방울의 물은 분자가 전기쌍극자로 되어 있어, 물방울의 바깥쪽에는 전자와 같이 가벼운 것으로 형성되어 있다. 물방울이 분열되면 가장 바깥쪽이 떨어져나가 물방울은 양(+)으로, 둘레의 공기는 음(-)으로 대전하게 된다. 그런데 양의 전하를 가진 물방울은 뇌운의 위쪽으로 올라가고 음의 전하는 아래쪽에 머무른다. 그러다가 뇌운의 아래쪽에 음의 전하가 많아지면 상층의 구름과의 사이 또는 지면으로 방전해서 낙뇌(落雷)한다. 천둥의 전압은 1~10억 볼트, 천둥이 한 번 칠 때의 전기 에너지는 100와트로 전구 10만 개를 1시간 동안 켤 수 있을 정도의 막대한 양이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 천둥과 번개도 전기의 한 현상