왜 번개는 지그재그로 칠까?(하루한과학)
번개는 왜 곧게 떨어지지 않을까요?
사진을 보면
하늘에서 똑바로 내리꽂히는 게 아니라
꼭 나뭇가지처럼 꺾이고 갈라지며 내려옵니다.
자연이라서 그냥 그런 걸까요?
사실 그 모양에는
전기와 공기의 성질이 그대로 드러나 있습니다.
오늘은 번개가 지그재그로 치는 이유를
쉽게 풀어보겠습니다.
번개는 ‘전기 방전’입니다
먼저 번개의 정체부터 알아볼게요.
번개는
구름 속에 쌓인 전기가 한순간에 방출되는 현상입니다.
구름 안에서는
얼음 알갱이와 물방울이 서로 부딪히며
전하가 나뉘게 됩니다.
위쪽에는 +전하가,
아래쪽에는 -전하가 모입니다.
전기가 충분히 쌓이면
공기를 뚫고 전기가 흐르게 됩니다.
그 순간이 바로 번개입니다.
참고로 공기는
원래 전기가 거의 통하지 않는 절연체에 가깝습니다.
하지만 전압이 매우 높아지면
공기가 순간적으로 전기를 통하게 됩니다.
(관련 글 👉 왜 플러그를 꽂을 때 스파크가 튈까?)
그런데 왜 곧게 안 떨어질까요?
전기는
원래 가장 짧은 거리로 이동하려는 성질이 있습니다.
그렇다면 번개도
직선으로 떨어져야 할 것 같죠.
하지만 공기는 완전히 균일하지 않습니다.
어떤 부분은 습기가 많고,
어떤 곳은 온도가 다르고,
먼지의 양도 다릅니다.
즉, 전기가 잘 통하는 길과
덜 통하는 길이 섞여 있습니다.
번개는
그때그때 가장 잘 통하는 방향을 선택하며 이동합니다.
조금 가다가 방향을 틀고,
다시 틀고…
그 과정이 반복되면서
지그재그 모양이 만들어집니다.
번개는 한 번에 떨어지는 게 아닙니다
우리가 보기에는
번쩍! 하고 한 번에 내려오는 것처럼 보이지만
실제로는 조금씩 앞으로 나아가며 길을 찾습니다.
이 과정을
‘계단식 방전’이라고 합니다.
수십 미터 이동
→ 잠깐 멈춤
→ 방향 변경
→ 다시 이동
이 과정이 아주 빠르게 반복됩니다.
마치 어두운 공간에서
손을 더듬으며 길을 찾는 것과 비슷합니다.
그래서 번개는
더 자연스럽게 지그재그 형태를 띠게 됩니다.
번개가 갈라지는 이유
번개는
한 줄로만 내려오지 않습니다.
여러 갈래로 갈라지기도 합니다.
구름과 땅 사이에는
눈에 보이지 않는 전기장이 형성됩니다.
이 전기장은
한 방향이 아니라 여러 방향으로 퍼져 있습니다.
그래서 번개도
동시에 여러 갈래로 뻗어나가게 됩니다.
나무 뿌리처럼 보이는 이유가
바로 이 때문입니다.
(관련 글 👉 왜 구름은 하얀색일까?)
(관련 글 👉 왜 하늘은 파랗게 보일까?)
정리해 보면
번개는
하늘이 무작위로 그린 선이 아닙니다.
전기가
공기 속에서 가장 쉬운 길을 찾아 이동한 결과입니다.
공기가 균일하지 않기 때문에
번개는 곧게 떨어지지 않습니다.
지그재그 모양은
전기가 길을 탐색한 흔적입니다.
오늘의 한 줄 과학
다음에 번개를 보게 된다면
그 모양을 그냥 지나치지 말아 보세요.
하늘 위에서도
과학은 조용히 작동하고 있습니다.
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