상층대기 번개
1. 개요
구름 위에서 치는 번개의 일종. 구름 아래에서 번개가 칠 때 상층대기 번개도 같이 나타난다고 알려져 있다. 지상의 번개로 인해 구름이 대전되면서 열권으로부터 전하가 끌려 내려와 방전이 일어나는 것으로 추측된다. 즉, 우주에서 구름으로 치는 번개라는 것이다.
비행기가 발명된 후부터 여러 비행사들에 의해 보고되었지만 현대에 들어오고 나서야 우주에서 상층대기 번개를 촬영할 수 있게 되면서 실존한다는 것이 밝혀졌다. 일반 번개와는 비교할 수 없을 정도로 그 규모와 자체 에너지량이 크기 때문에 아무리 낙뢰 사전대비 장치를 한 비행기라도 상층대기 번개를 맞으면 추락할 위험성이 있다. 이는 대류권 바로 위를 통과하는 비행기에게 위험할 수 있는데, 구름과 악천후를 피하려고 대류권 바로 위로 올라와서 안심하다가 갑자기 상층대기 번개를 맞을 수 있기 때문이다.
그러나 일부 상층대기 번개의 경우 구름 아래에서는 관측할 수 없고, 일반 번개처럼 지속시간이 대단히 짧기 때문에 아직까지 상층대기 번개에 대해 잘 알려진 사실은 없다.
2. 상층대기 번개의 종류
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우주왕복선 디스커버리가 직접 촬영한 상층대기 번개 영상
상층대기 번개의 종류를 소개하는 영상(영어)
다수의 기상학자들이나 아마추어 사진사들, 폭풍 추격대 등이 산발적으로 보고한 바에 따르면, 기존의 분류에 속하지 않은 새로운 종류의 상층대기 번개가 존재할 수 있다고 한다. 이들은 레드 스프라이트가 발생한 직후 아주 짧은 순간 동안 그 꼭대기에서 녹색의 잔여 후광(afterglow)이 남았다가 사라지는 현상을 발견했는데, #링크1 이후의 추가적인 관찰에 따르면 아마도 상층 대기에서 나타나는 일종의 녹색 오로라 같은 것일 수 있다는 가설이 세워진 상태. #링크2
카메라 기술이 좋아지고 상층대기 번개의 존재가 알려짐에 따라, 점점 더 화려하고 장대하며 극적인 상층대기 번개 사진들이 많아지고 있다.
2.1. 레드 스프라이트(Red sprite)
중간권에서 나타나는 붉은 색의 상층대기 번개로 지상으로 번개가 칠때, 그와 동시에 번개가 발생한 뇌운 위 성층권에서 동시에 발생하는 특징이 있다. 지상으로부터 90km 위 전리층에서 75km 아래에 위치한 뇌운의 지붕 지점으로 최대 1/30C (광속의 1/30, 약 1만 km/s)의 속도로 떨어진다는 것이 밝혀져 있다. 보통 크기는 가로 40km, 세로로 70km의 크기이며 마치 해파리와 비슷한 모양을 띄고 있다. 발생 원리는 음전하를 띄는 뇌운으로 전리층 상층부의 양전하가 급격히 쏟아져 내려오며 주변의 산소를 때리고 들뜬 산소에 의해 붉은 빛이 나오는 것이다.
여담으로 중국어 명칭은 红色精灵(홍색정령)이다.
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선명하게 나타난 레드 스프라이트.
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우주에서 목격한 레드 스프라이트. 밝게 빛나는 번개 위로 붉은 꽃다발 같은 레드 스프라이트의 모습이 보인다.
2.2. 블루 제트(Blue jet)
성층권에서 나타나는 푸른 색의 상층대기 번개로 하늘을 향한 바늘 모양을 하고 있다. 1989년에 발견되었다.
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2.3. 자이언트 제트(Giant jet)
블루 제트와 레드 스프라이트가 마치 합쳐진 듯한 모양을 하고 있다.
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2.4. 엘브스(Elves)
1990년 우주왕복선 디스커버리호에 의해 발견. 열권에서 1밀리초 동안 지속되는 지름 수백 km의 고리 모양으로 나타난다.
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3. 여담
상층대기 번개는 지구만의 전유물이 아니다. 당장 목성의 경우 위성인 이오에 도달할 정도의 엄청난 상층대기 번개를 일으킨다. 태양계에서 가장 긴 번개라는 타이틀이 있을 정도다.
2013년 인터넷 신문(네이버 뉴스)에도 실렸다. 매우 선명하게 찍힌 스프라이트인데, 영단어 "Sprite"가 요정을 의미한다는 점에서 기자는 그냥 '''"요정번개"'''라고 대충 번역해 버렸다.
위 영상이 ISS에서 엘브스와 블루 제트가 관찰된 영상이라고 인터넷에 돌아다니고 있지만, 영상 설명에도 나오듯이 실제 영상에 예술가의 상상으로(Artist impression) 합성한것이다.