번개는 왜 지그재그로 빛날까요?

코하쿠하늘을 가르는 번개는 언제나 들쭉날쭉한 모양. 왜 똑바로 떨어지지 않을까요?

30초 만에 알아보는 답

전기의 길이 나아가는 방식에 답이 있답니다.

번개가 지그재그가 되는 것은 뇌운에서 내려오는 전기의 길(계단형 선도)이 곧장 땅을 향하는 것이 아니라, 약 50미터씩 조금씩 나아가며 방향을 바꾸기 때문이에요. 나아가면서 갈라지기도 해서, 들쭉날쭉하고 가지가 많은 모양이 돼요.

밤하늘에서 땅으로 갈라지며 떨어지는 번개 — 갈라지며 땅으로 떨어지는 번개예요. 지그재그 길이 잘 보여요.사진: NOAA Photo Library / Public domain / 위키미디어 공용

번개는 하늘의 거대한 불꽃

미국 국립해양대기청(NOAA) 연구소에 따르면, 번개는 구름 속이나 구름과 땅 사이에서 일어나는 거대한 전기 불꽃이에요. 뇌운 속에 플러스와 마이너스 전기가 쌓여 가다가, 평소에는 전기가 잘 통하지 않는 공기가 더 이상 버티지 못하게 되면 한꺼번에 전기가 흘러요.

약 50미터씩 나아가는 길

땅에 떨어지는 번개에서는 먼저 구름 아래쪽에서 눈에 잘 보이지 않는 희미한 전기의 길이 뻗어 내려와요. 이것을 계단형 선도라고 불러요. 미국 국립기상청의 해설에 따르면, 그 끝은 땅의 모습을 알고 있는 것이 아니라, 끝에서 약 50미터 이내의 전기 상태만 느끼면서 50미터 정도씩 나아가요.

그림: 지그재그로 나아가는 전기의 길

지름길을 고르는 것은 아니에요

한 걸음 나아갈 때마다 그곳의 공기 상태에 따라 다음 방향이 정해지기 때문에, 길은 구불구불한 지그재그가 돼요. 전기가 가장 잘 흐르는 지름길을 고르는 것은 아니에요. NOAA의 해설에서는 한 걸음 나아갔다가 약 50마이크로초(100만분의 50초) 멈추기를 되풀이하며, 도중에 여러 갈래로 갈라져 간다고 해요.

코하쿠주변의 상태만을 의지해서 조금씩 나아가는 거네요.

빛나는 것은 땅에서 오는 '돌아오는 길'

길이 땅 가까이까지 오면, 나무나 건물 같은 높은 물체의 끝에서 반대 전기의 길이 뻗어 올라와요. 둘이 이어지는 순간 큰 전류가 흘러 강하게 빛나요. 이 빛은 땅에서 구름을 향해 달리지만, 아주 빨라서 우리 눈에는 위에서 떨어지는 것처럼 보여요. 빛나는 길은 지그재그 길을 따라가기 때문에, 번개는 지그재그로 보이는 거예요.

그림: 번개가 빛나기까지의 순서

더 알고 싶다면

구름 속에서만 빛나는 번개는 땅에 떨어지는 번개보다 5~10배 정도 많다고 해요.
번개가 깜빡깜빡 반짝이는 것처럼 보이는 것은 같은 길에 전류가 여러 번 흐르기 때문이에요.
계단형 선도가 구름에서 땅까지 뻗어 내려오는 데 걸리는 시간은 약 20분의 1초예요.