안녕하세요, 시그니아 독일보청기 오산센터 / 동탄센터 대표원장 김노은 입니다. 초가을 밤, 잠을 설치게 만드는 요란한 천둥번개 소리를 들으며 ‘번개가 번쩍인 지 몇 초 만에 천둥이 들렸지?’ 하고 세어 보신 적이 있으신가요? 오늘은 누구나 한 번쯤 궁금했을 천둥번개와 소리의 과학을 쉽게 풀어 보겠습니다.
어린 시절, 번개가 번쩍이면 ‘하나, 둘, 셋…’ 하고 숫자를 세다가 천둥소리가 들리면 서로 “얼마나 멀었어?” 하고 묻던 기억이 있습니다. 번개는 항상 먼저 보이는데 천둥은 왜 항상 늦게 들릴까요? 그 비밀은 바로 ‘빛과 소리의 속도 차이’에 있습니다.
빛은 거의 즉시, 소리는 초속 340m
빛은 초속 약 30만 km로 이동합니다. 번개가 친 순간 그 빛은 1초도 되지 않아 우리 눈에 도착하지만, 소리는 공기 중에서 초속 약 340m(15℃ 기준)로 훨씬 느리게 이동합니다. 같은 순간에 발생했더라도 멀리서 온 천둥일수록 우리 귀에 도착하는 시간이 그만큼 늦어지는 것이지요.
‘3초에 1km’ — 번개까지의 거리 계산법
번개가 번쩍인 뒤 천둥이 들릴 때까지의 시간을 재면 그 번개까지의 거리를 어림할 수 있습니다. 초 단위 시간에 340을 곱하면 미터 단위 거리가 나옵니다. 예를 들어 5초를 세었다면 약 1.7km, 10초라면 약 3.4km입니다. 암산할 때는 ‘3초에 약 1km’로 기억하면 편리합니다. 다만 번개는 길쭉한 채널 전체에서 소리가 나오고 기온에 따라 음속도 조금씩 달라지므로, 이 계산은 어디까지나 재미있는 과학적 어림값이라는 점 참고하시면 좋겠습니다.
천둥은 왜 ‘우르릉우르릉’ 길게 울릴까?
번개가 지나간 공기는 순간적으로 약 3만℃까지 가열됩니다. 태양 표면 온도의 약 5배에 달하는 열기입니다. 이때 공기가 폭발적으로 팽창하면서 강한 충격파가 만들어지는데, 그 소리가 바로 천둥입니다. 가까운 곳에 벼락이 떨어지면 ‘파직’ 하는 총소리처럼 들리고, 멀리서 오는 천둥은 ‘우르릉’ 하고 길게 울립니다. 고음은 공기를 지나며 빠르게 약해지지만 저음은 멀리까지 전달되기 때문입니다. 여기에 번개 채널이 여러 갈래로 갈라져 있고 소리가 지형이나 건물에 반사되면서 메아리처럼 이어져, 천둥은 한 번이 아니라 오랫동안 우르릉거리는 소리로 들립니다.
천둥이 들리면 바로 대피 — 기상청 30-30 안전수칙
재미있는 과학 상식이지만 안전도 함께 기억해야 합니다. 번개를 본 뒤 30초 이내에 천둥소리가 들린다면 그 번개는 약 10km 안쪽에서 친 것으로, 낙뢰를 맞을 수 있는 위험 구역입니다. 기상청은 ’30-30 낙뢰 안전규칙’을 권장합니다. 번개가 친 뒤 30초 이내에 천둥이 울리면 즉시 안전한 건물이나 차량 내부로 대피하고, 마지막 천둥소리가 들린 뒤 30분이 지나야 밖으로 나오라는 내용입니다. 야외에서는 키 큰 나무, 깃대, 물가, 드넓은 평지에서 멀리 떨어져 몸을 낮추는 것이 좋습니다.
천둥소리도 결국 우리 귀가 듣는 소리입니다. 아주 가까이서 벼락이 떨어지면 고막이 울릴 만큼 엄청난 소리에 노출되는데, 이렇게 큰 소리를 경험한 뒤 이명(귀울림)이 생기거나 소리가 잘 안 들리는 느낌이 든다면 가볍게 넘기지 말고 청력 검사를 받아 보시길 권합니다. 소리의 속도가 만드는 재미있는 현상이 더 궁금하시다면, 지난번 소개해 드린 ‘구급차 사이렌 소리가 변하는 이유 — 도플러 효과’ 글도 함께 읽어 보시면 재미있을 것입니다.
오늘 이야기가 평소 궁금했던 천둥번개와 소리의 과학을 이해하는 데 조금이나마 도움이 되었길 바랍니다. 귀가 멍한 느낌, 이명, 청력 저하 등 소리와 청력에 관한 고민이 있으시다면 언제든 시그니아 독일보청기 오산센터와 동탄센터에서 무료 상담을 받아보세요. 전문적인 청력 검사와 함께 꼭 맞는 솔루션을 찾아 도와드리겠습니다.
참고 자료
기상청 날씨누리 — 국민행동요령(낙뢰) · 30-30 안전규칙
한국어 위키백과 — 번개
한국어 위키백과 — 천둥
한국어 위키백과 — 음속