번개는 왜 지그재그로 칠까?

머릿속으로 '번개'를 상상하면 직선이 아닌 지그재그 형태의 모습을 떠올리셨을 텐데요.

하늘에서 치는 번개는 직선의 형태도 있을 것만 같은데, 번개는 왜 지그재그로 치는지 알고 계시나요?

 

출처 : 한국 전기 연구원

 

번개는 대기 중에서 전기가 방출되는 현상을 말하는데요. 먹구름 속에서 물방울과 얼음 알갱이가 부딪치며 마찰을 일으키게 되면 구름의 아래쪽은 음전하를, 위쪽은 양전하를 띠게 됩니다.

 

구름 아래쪽의 음전하와 지면의 양전하 사이에 약 1억 볼트(V)의 초 고전압 에너지가 방출되는데 이때 발생하는 밝은 불빛이 바로 번개인 것입니다.

번개는 구름과 구름 사이에 만들어질 수도 있고, 구름과 땅 사이에도 만들어질 수 있습니다. 

여러 종류의 번개 중에서도 땅으로 떨어지는 번개를 “낙뢰”라고 부릅니다.

낙뢰는 ‘번개처럼 빠르다’는 표현처럼 빛의 속도의 10분의 1 정도로 매우 빠른데요. 전기가 방전될 때는 전하가 양극에서 음극을 향해 최단거리로 이동하려는 성질이 있습니다.

 

 

그런데, 번개는 왜 최단거리인 직진이 아니라 지그재그로 이동을 하는 것일까요? 그 해답은 대기 중에 방해 요소들이 있기 때문입니다.

공기는 돌이나 고무처럼 전기가 통하지 않는 절연체인데요. 다만, 고전압이 되면 공기 절연 파괴가 일어나 전하를 띠는 이온 상태로 변하면서 전류가 흐를 수 있게 됩니다.

눈으로 볼 때는 똑같아 보이지만, 공기 속에 이온은 습기가 많은 곳과 적은 곳으로 나뉘는데요.

 

번개는 가장 빨리 이동하기 위해서 이온화되어 절연성이 낮은 부분과 습기가 많은 부분을 찾기 때문에 지그재그의 모양으로 움직이게 되는 것입니다.

 

이러한 이유 때문에, 낙뢰가 칠 때는 높은 곳을 조심해야 하는데요.

 

낙뢰가 치는 하늘에서 보면 가장 가까운 이동 경로는 지상에서 높은 곳이기 때문에, 낙뢰가 예보되었을 때 고지대 지역에서는 시설물 등 안전사고에 미리 대비해 주시는 것이 좋습니다.

또한, 나무에 벼락이 치는 경우처럼 너른 공터에서 뾰족한 물체를 드는 것도 위험한데요. 너른 공터에서의 뾰족한 물체는 피뢰침의 역할을 하기 때문에 낙뢰가 모이기 쉬워 매우 위험합니다.

지그재그로 높은 곳을 향하는 번개를 기억하고 안전사고로부터 조심하시기 바랍니다.