눈이 올 때를 떠올려보면 주제에서 말하는 것처럼 번개와 천둥이 친 기억이 거의 없을 겁니다. '거의'라고 한 이유는 아예 없는 일은 또 아니기 때문인데, 그 이유를 알아보겠습니다.
먼저 번개와 천둥은 대기 불안정에 의한 강한 상승 기류일 때 발달하는 구름인 적란운에서 주로 나타납니다.
적란운의 윗부분은 얼음알갱이로 되어 있고, 아랫부분은 물방울, 중간 부분은 얼음알갱이와 작은 물방울이 섞여 있는데, 구름 속에서 물방울과 얼음알갱이가 서로 부딪히면 얼음알갱이는 물에 전자를 빼앗깁니다.
이후 구름 위쪽은 양전하, 구름 아래쪽은 음전하를 띠며 분리 축적하고, 둘 사이의 전압차가 높아지면 전하가 순간적으로 전위가 낮은 곳으로 흐르는 방전 현상이 일어납니다.
구름 안에서 방전하면 운내 방전이라고 하고, 구름과 구름 사이에서 방전하면 운간 방전, 구름과 대지 사이에서 방전하면 낙뢰라고 합니다.
번개는 뇌방전 동안 발생하는 불꽃 현상의 총칭으로 눈에 보이는 번개 줄기의 온도는 약 30,000℃(태양 표면 온도의 약 5배)로 매우 뜨겁습니다. 높은 온도에서 공기는 가열되고 팽창하면서 한계에 다다르면 터집니다. 터질 때 발생하는 소리가 천둥이고, 보통 0.5초의 짧은 시간 동안 이루어집니다.
다만, 방전로(벼락으로 방전되는 전기가 지나가는 길)의 길이는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터로 길고, 빛과 소리의 속도 차이 때문에 번개가 친 다음에 천둥소리가 길게 들립니다. 그런데 이런 번개와 천둥이 왜 눈이 올 때는 보기가 힘든 걸까요?
번개와 천둥은 대기 하층에는 따뜻한 공기가 형성되고, 대기 상층에는 차가운 공기가 형성되는 봄철에 주로 발생합니다. 겨울철에 주로 볼 수 있는 눈은 기온이 섭씨 0℃ 이하로 떨어져서 구름 안의 물 입자나 대기 중의 수증기가 얼어서 결정화된 겁니다.
작은 얼음알갱이로 구성된 구름이 발달해야 볼 수 있고, 영하의 온도라는 조건이 필요하므로 구름의 고도가 더 높아야 합니다. 이에 해당하는 구름은 상층운이나 중층운입니다.
즉, 눈이 오기 위한 기상조건은 번개와 천둥이 치는 기상조건에 부합하지 않으므로 눈이 올 때는 번개와 천둥을 보기가 힘든 것입니다.
(▲눈이 올 때 번개와 천둥이 치는 모습을 찍은 영상으로 희귀한 증상을 관찰한 것에 즐거워하는 영상입니다.)
하지만 날씨가 너무 추우면 번개와 천둥을 동반하는 적란운에서도 눈을 내릴 수 있고, 이때 아주 드물게 눈이 올 때 번개와 천둥이 치기도 합니다. 매우 드문 기상현상이므로 영상으로 촬영해서 남기면 아주 좋습니다. 궁금증이 해결되셨나요?
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<Reference>
- 기상 현상 : https://koc.chunjae.co.kr/Dic/dicDetail.do?idx=29482
- 적란운 : https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%81%EB%9E%80%EC%9A%B4
- 천둥·번개의 발생 원리 : https://youtu.be/UXHgiMR25cc , https://www.keri.re.kr/_prog/_board/?code=child0401&mode=V&no=8124&upr_ntt_no=8124&site_dvs_cd=child&menu_dvs_cd=0401 , https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EB%B2%88%EA%B0%9C%EC%99%80-%EC%B2%9C%EB%91%A5-%EB%B0%9C%EC%83%9D%ED%95%98%EB%8A%94-%EC%9D%B4%EC%9C%A0
- 낙뢰연보_기상청(2008): https://www.kma.go.kr/download_01/lightning/lightning_2008.pdf
- 번개에서 얻는 에너지, 인공번개 발전 : http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=355
- MASC Showcase: Snowflakes in Freefall : https://www.inscc.utah.edu/~tgarrett/Snowflakes/Gallery/
- New high-speed camera system reveals what snow looks like in midair : https://phys.org/news/2013-04-device-reveals-midair.html