천둥

번개 사진. 번개를 보고 얼마 지나서 눈이 내리고 천둥 소리가 들리는 이유는, 소리의 속도가 빛의 속도보다 느리기 때문이다.

천둥(天動, Thunder)은 번개 때문에 10,000°C 이상이나 가열된 공기가 심하게 팽창해서 나는 소리이다. 우레라고도 한다.

번개의 전하(電荷)가 이동할 때 순간적으로 가열된 공기 분자가 여러 방향으로 팽창하려고 하다가 찬 공기와 격렬하게 부딪치게 되고, 이때 꽝 소리와 함께 공기중에 강한 파동이 발생하며 난다. 눈과 함께 천둥소리는 번개를 보고 난 뒤 얼마 지나서 듣게 되는데, 이유는 빛은 초당 약 30만km로 나아가는 반면에, 소리는 20°C에서 초당 약 343m로 나아가, 소리의 속도가 빛의 속도보다 느리기 때문이다. 눈이 오는 동안 천둥치는 소리는 한 지점에서 발생하는 소리가 아니라 긴 방전로를 따라 발생하는 소리이기 때문에 먼 곳으로 전해질 때는 복잡한 소리가 된다. 천둥이 들리는 범위는 일반적으로 15km 정도까지이며, 멀어도 20km를 넘지 않는다.

개요

천둥은 번개가 공기를 가르는 것에 의해 생기는 충격파로 구름의 종류 중 하나인 적란운에서 발생하며, 적란운의 특성상 보통은 큰 비나 소나기를 동반한다.

한반도에서는 매 여름마다 자주 들을 수 있고, 울릉도를 제외하면 겨울에는 잘 일어나지 않는다.

뇌명(雷鳴)이라고도 한다. 토박이말로는 우레. 우레를 우뢰(雨雷)라고 잘못 쓰는 경우가 있으나(e.g. 우뢰매), 이것은 의미가 비슷한 한자를 억지로 갖다붙인 것으로 잘못된 표기이다. 우레의 어원은 '울다'나 '울리다'에서 볼 수 있는 울-이라는 토박이말 어간이다. 오히려 고유어처럼 생긴 천둥은 천동(天動)이 변해 생긴 귀화어다.

번개가 치면 그 순간 번개 주변의 공기는 3만도 가까이 올라가게 된다. 당연히 이렇게 달궈진 공기는 급팽창하고, 이 팽창이 주변에 충격파로 전달되어 굉음이 울려퍼지는 것. 급격한 팽창에 의해 터지는 굉음이란 점에서 원리상으로는 폭탄이나 뻥튀기가 터질때 들리는 파열음과 같다.

일반적으로 일기예보에서는 천둥번개라고 쓰이는 경우가 많으나, 번개가 먼저 나타난 후 천둥이 울리기 때문에 엄밀히 말하면 순서가 뒤바뀌었다. 관용적 표현이긴 하지만. 실제 80년대에 이 사항을 불만스러워한 한 뉴스 시청자가 천둥번개가 아니라 번개와 천둥이라고 표현해야 맞다고 편지를 써서 보낸 탓에 방송국에서도 그럼 번개와 천둥이라고 하자고 했지만 기상 캐스터가 입에 붙은 말을 떼내려다 방송에서 그만 번둥과 천개라는 신조어를 탄생시킨 이후 폐기되었다.

그런데 사실 뇌우를 예고하는 것은 번개가 아니라 천둥이다. 번개 중 압도적 다수가 구름에서 구름, 혹은 구름 안에서 같은 구름 안으로 치는 번개인데 번개가 치는 구름은 대부분 엄청나게 두꺼운 적란운이기 때문에 이런 번개들은 지상에선 보이지 않고 멀리서 소리만 울려온다. 우렛소리가 한참 들려온 뒤에 본격적으로 번개가 내리꽂히기 때문에 옛날 사람들이 천둥을 앞으로 내놓은 것도 영 이상하지는 않은 셈. 눈에 보이는 낙뢰와, 그 번개에서 생긴 천둥에 명확한 시간적 연관성이 있다는 것은 조금만 관찰해도 누구나 깨달을 수 있는 사실이므로, 옛 사람들이 '번개가 천둥을 만들어낸다'는 사실을 몰라서 단어를 그렇게 만들지는 않았을 것이다.

뭘 먼저라고 여기건, 어쨌거나 빛과 소리가 전달되는 속도가 차이나는 것은 명백하다. 번개가 번쩍인 후 천둥이 치는 시간 차이를 대입해 현재 번개가 치는 곳과의 거리를 계산해내는 방법을 초등학교 수학이나 자연에서 가르치곤 한다. 번개와 천둥이 치기까지의 시간 간격을 구한 뒤 그것에 소리의 속력(343m/s)을 곱해주면 번개가 친 곳과의 거리가 된다.

뇌전

번개가 번쩍 한 후 잠시 후에 "우르르 쾅쾅" 천둥이 친다. 번개와 천둥을 합쳐 뇌전이라 한다. 이렇게 번개와 천둥소리 사이에는 어느 정도 시차가 있다. 시차가 적은 경우 나와 가까운 거리에, 시차가 크다면 멀리 떨어진 곳에서 뇌전현상이 나타났다는 것을 의미한다. 시차가 생기는 원인은 다 알 것이다. 소리보다 빛이 빠르기 때문이다. 빛의 속도는 진공 속에서 1초 동안에 약 30만km(3.0×108m/s)로 진행한다. 소리는 대기 내에서 초속 약 340m로 퍼져 나가고, 물속에서는 초속 1,500m로 진행한다. 기상관측자는 번쩍 한 후 "우르르 쾅쾅" 할 때까지의 시간을 측정하여 관측자로부터 얼마만큼 떨어진 곳에서 뇌전현상이 발생하였는지를 파악한다.

뇌전현상은 저기압에 동반된 전선 상에서 발생하는 경우가 많다. 또 여름철 북태평양 고기압이 우리나라를 덮고 있을 때 남쪽에서 고온다습한 기류가 들어오거나 지면 가열로 인한 대기불안정으로 나타난다. 뇌전은 연중 발생되지만 대전을 비롯한 충청지역은 연 15~20회 정도(1979~2008년 평균, 대전 20, 서산 15, 청주 16, 충주 15, 추풍령 16회) 발생된다.

천둥번개가 칠 때에는 가급적 실내에 있는 것이 좋다. 수돗가라든지 쇠붙이가 달린 우산, 자전거타기, 골프채, 낚싯대, 철망이나 농기구 등을 멀리하고 언덕, 우뚝 선 나무 밑이나 기찻길, 야외무대, 간이 탈의실도 좋지 않다. 그러나 자동차 안은 비교적 안전하다. 천둥번개는 주로 여름철에 잘 발생하지만 연중 발생한다. 남북 간, 상하층간 온도차가 크면 발생가능성은 높아진다. 이때 우박도 합세를 한다. 전 세계적으로 볼 때 매일 약 2,500만회의 낙뢰가 발생하고 해마다 2,000~3,000여명이 사망한다고 한다. 우리나라는 연 1,300여회 정도 발생하고 있으며 연평균 9회 정도 피해가 발생되는데 인명 피해만도 약 5명에 이른다고 한다.

뇌전이 발생하면 순간적인 전류가 보통 4~5만 암페어나 되고 전압은 1억 볼트 온도는 태양표면 온도(약 6,000℃)의 약 6배인 30,000℃나 되어 엄청난 피해가 발생한다. 가정에서는 낙뢰현상이 있을 때 먼저 전기코드나 전화선을 빼놓을 필요가 있다는 것 다 아실 것이다. 요즘에는 접지시설이 잘 되어 있어 꼭 그렇게 하지 않아도 되는 듯하다. 필자가 울진기상대에서 근무할 때 뇌전으로 인해 각종 컴퓨터와 장비가 고장이 났었다. 선로를 타고 몽땅 불에 탄 듯 못쓰게 되었다. 지금은 낙뢰방지시설이 잘 되어있어 모든 기상관서에서 안심하고 장비를 운영하고 있다. 그래도 혹시나 해서 몇몇 장비는 아예 전원을 꺼 놓는다.

참고자료

• 〈천둥〉, 《위키백과》
• 〈천둥〉, 《나무위키》

같이 보기

• 번개
• 구름
• 전하

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