미국 오클라호마 대학의 기상학자 로빈 타나마치 박사는 “미국의 경우 연평균 6차례 정도 천둥 번개를 동반한 눈보라를 경험할 수 있다”며 “하지만 겨울은 근본적으로 번개가 치기에 적합한 조건이 아니다”고 말한다.
구체적으로 여름에 치는 천둥 번개는 따뜻하고 습한 공기가 핵심적인 역할을 수행한다. 원리는 이렇다. 여름에는 대기권 하층부의 온도가 높고 습하다. 반대로 상층부는 차고 얼음 결정(구름)이 많다.
하층부의 더운 공기는 대류현상에 의해 상층부로 올라가게 되며, 그 과정에서 많은 수증기를 품고 간다. 바로 이 수증기 분자가 상층부에 있던 얼음 결정과 마찰을 일으켜 구름 속에 전기장을 형성하게 된다. 마치 카펫에 발을 문지르면 정전기가 발생하는 것과 동일한 메커니즘이다.
이 때 얼음 결정들은 양(+)으로 대전되는데, 상승기류에 의해 이 결정들이 구름 위쪽으로 올라가게 되면 구름 아래쪽은 음(-)으로만 대전되는 결과가 나타난다. 이렇게 구름의 상부는 양, 하부는 음으로 대전돼버리면 그 사이에 번개가 치는 것이다.
이와 달리 눈이 오는 추운 계절에는 대기권 아래쪽도 위쪽과 마찬가지로 차고 건조하다. 따라서 상승기류가 생기지 않으며, 구름의 얼음 결정과 마찰을 일으킬 상황도 나타나지 않는다.
물론 겨울에도 바람에 의해 구름의 얼음 결정과 수증기 분자가 마찰을 일으키는 경우가 있다. 하지만 이 정도의 마찰력으로는 번개가 칠 만큼 강력한 전기장을 만들어 내기 어렵다.
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