▲ 수퍼 번개는 일반 번개의 방전보다 천 배나 강하며, 시간 및 공간 분포는 수수께끼다. © boschettophotography / iStock

슈퍼 번개 ”극단적으로 강력한 번개는 겨울과 바다 위에서 빈번하게 발생한다. 왜?“  

수수께끼 같은 날씨 현상 :

슈퍼 플래시(번개)는 드물지만 일반적인 뇌우 방전보다 천 배나 더 강하다.
이 현상을 처음으로 매핑한 것이 밝힌 것은 놀랍도록 다르다. 슈퍼 번개는 주로 여름이 아닌 겨울철에 발생한다. 그것도 주로 바다 위에서. 가장 뜨거운 지점 핫스팟은 지중해, 유럽 대서양 연안 및 안데스 산맥에 있다.

슈퍼 플래시가 보이는 이 패턴을 여전히 알 수 없는 이유는 무엇일까?

번개는 우리 날씨의 가장 화려한 현상 중 하나다.
최대 10억 볼트의 밝은 조명이 폭풍 구름 사이 또는 구름과 지표면 사이를 뛰어 넘는다.
공기는 3만 도까지 가열되며 감마선 및 반물질도 생성된다. 일반적으로 번개는 특히 여름에 나타나며 큰 산악 지대에 쌓인다. 특별한 핫스팟은 아프리카, 아시아 및 미국대륙이다.
독일의 경우 알프스 산기슭이 번개 핫스팟이다.

 일반 플래시보다 수천 배 강함

 고전적인 플래시 외에도 실제 메가 방전이 있다. 슈퍼 번개는 약 백만 주울(Joule)로 일반 번개의 천 배 에너지를 방전해 최대 100,000 암페어의 전류에 도달한다.
그러나, 이러한 슈퍼 플래시는 비교적 드물다. 번개가 이 범주에 속한다. 이로 인해 시간 분포와 핫스팟을 결정하기가 지금까지 어려웠다.

 처음으로 성공했다.

워싱턴 대학교의 로버트 홀츠워스Robert Holzworth와 그의 동료들은 WWLLN (World Wide Lightning Location Network)에서 9년 간의 데이터를 평가했다. 이 글로벌 감시 네트워크는 남극에서 스칸디나비아 북부까지 100개 이상의 스테이션으로 구성된다.
20억 개가 넘는 플래시가 발견되면서 연구자들은 오랫동안 찾는 메가 번개 중 약 8,000개를 발견했다. 이로 인해 처음으로 분포를 매핑하기에 충분한 데이터가 제공된 것이다.

 겨울에 가장 자주 나타나

 놀라운 결과 :

슈퍼 플래시는 일반적인 뇌우 방전과는 공간적으로나 시간적으로 완전히 다르게 분포되어 있다. Woodworth는 “이러한 수퍼 플래시의 시간과 위치는 매우 예상치 못한 일이며 예외적이다. 일반 번개가 여름에 가장 일반적이지만 슈퍼 번개의 성수기는 11월-2월 사이이며, 또한 겨울 중반에도 발생했다” 고 연구원들은 말했다.

그들이 겨울에 왜 그렇게 흔할까?

 Holzworth와 그의 팀이 보고한 바와 같이 수퍼 플래시의 수는 매년마다 크게 다르다는 점도 놀랍다. 따라서 이러한 번개는 2013년 말에 기록적인 수준에 도달했으며 2014년은 특히 강력한 슈퍼 번개였다. Woodworth는 “우리는 이것이 흑점이나 우주 광선과 관련이 있을 것으로 생각하지만 향후 연구가 더 필요하다”고 말했다. 고전적인 번개는 또한 태양 활동의 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

▲ 대화형 슈퍼 번개지도의 스크린 샷-북동 대서양과 지중해에서 빈번하다는 것을 명확하게 볼 수 있다.© Holzworth et al.

지중해 연안 및 유럽 연안의 핫스팟

비정상적으로 슈퍼 플래시의 공간 패턴도 있다.

"슈퍼 플래시는 주로 해안 근처 물 위에서 발생한다. 대조적으로, 정상적인 번개의 90%가 이 지역을 쳤다고 Holzworth는 말한다. 이미 물에서 번개의 평균 에너지가 육지보다 크다.

"그것은 전형적인 번개만을 위한 것이었다. 우리는 그러한 극적인 차이는 기대하지 않았다“고 연구원은 말한다.

슈퍼 플래시의 전 세계 핫스팟은 남미의 지중해, 동북 대서양 및 안데스 산맥의 새로운 매핑에 따른 것이다. 홀즈워스는 “북동부 대서양에서 수퍼 번개 지도는 스페인과 영국의 해안을 명확하게 보여준다. 다른 약한 핫스팟은 일본의 동쪽, 아프리카 끝 남쪽 및 일부 열대 해양 지역에 있다. 그러나 고전적인 번개의 거점에서는 연구원들이 발견한 것처럼 슈퍼 번개가 드물다.

 대부분의 슈퍼 플래시가 나타나는 위치는 연구원이 온라인으로 제공한 대화식 맵에서 추적 할 수 있다.

 수퍼 플래시가 어디서 어떻게 만들어지고 형성되는 매커니즘, 고전적 번개와 어떻게 다른가는 특이한 분포의 이유만큼 열려 있다. 홀츠워스는 “현재로서는 이전에 알려지지 않은 패턴이 존재한다는 것을 보여줄 뿐이다” 고 설명한다.

​*지도에서 볼 수 있듯이 대한민국에 슈퍼플래시는 매우 드물다. 번개에서 방전되는 순간 전류를 축전하는 기술은 많은 연구원들의 관심사다. 하지만 매우 어렵다. 인공번개 실험을 통해 Electro-Magnetic 상호작용을 탐구하는 실험장치를 학생 때 본 적이 있다. 5층 건물크기의 암실에 지구처럼 둥근 어셉터와 고압케이블... Prof. Dr. Schwab의 연구실험장치...

​Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2019; doi: 10.1029/2019JD030975
Quelle: University of Washington 

[더사이언스플러스=편집국 김지연 기자]  

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