번개가 만든 신비한 암석 ‘천둥 유리’

번개는 우리가 흔히 접할 수 있는 자연현상 중 하나지만 그 안에 숨겨진 과학적 원리는 무척 복잡하다. 번개가 치는 모습을 보며 경외심을 느끼기도 하지만, 그 이면에는 매년 전 세계적으로 수많은 인명 피해를 가져오는 무서움도 담겨 있다. 번개가 어떻게 형성되고, 그것이 자연에 어떤 영향을 미치는지를 분석해 보자.

번개의 형성 과정

뇌운, 즉 번개 구름이 생기는 원인은 기상학적으로 확실히 밝혀지지 않았지만, 주요한 단서는 뇌운 중심부에 존재하는 강력한 상승기류이다. 이 구름의 중심부에서는 기온이 -15도에서 -25도까지 떨어지며 ‘싸락눈’이라 불리는 작은 얼음 입자가 형성된다. 이 얼음 입자는 상승기류를 따라 올라가며 점차 크고 무거워지고, 결국 중력의 영향을 받아 다시 하강하게 된다. 하강하는 싸락눈이 다시 상승하는 작은 얼음 입자와 부딪히면서, 전자가 떨어져 나가고, 이에 따라 뇌운의 하부는 음전하를, 상부는 양전하를 띠게 된다.

이처럼 구름 내부에서 양극과 음극이 나뉘며 전기적 불균형이 생기고, 이 전위 차가 커질 때 구름 내부에서 방전 현상이 일어나면서 번개가 발생하게 된다. 번개는 대기 중에서 빛의 속도로 이동하며 지구와 하늘을 잇는 거대한 전류를 형성하고, 그 과정에서 엄청난 열과 빛을 발산한다.

번개와 낙뢰는 지구의 전기 에너지

번개는 대부분 구름과 구름 사이에서 발생하지만, 약 25%는 구름과 지면 사이에서 일어난다. 특히 여름철, 열대지방에서는 빈번히 발생해 사람들에게 위험을 초래할 수 있다. 지면과 번개가 연결될 때 주변의 사람이나 동물이 낙뢰에 의해 큰 피해를 보는 경우가 종종 발생한다. 실제로 전 세계적으로 매년 24,000여 명이 낙뢰로 목숨을 잃고 있으며, 화상을 입는 부상자는 이보다 훨씬 많다.

번개는 단순한 방전 현상 이상의 의미를 지닌다. 번개가 발생할 때의 전력은 약 1조 와트(1테라와트)에 달하며, 이때 공기는 태양 표면 온도의 5배에 해당하는 약 30,000도까지 치솟는다. 이 엄청난 열은 공기를 급팽창시키며, 이에 따라 폭발음 같은 뇌성이 발생한다. 즉, 번개의 빛이 보이기 직전, 강력한 에너지가 공기를 밀어내며 ‘천둥소리’를 만들어내는 것이다.

번개의 흔적 ‘풀구라이트’

번개가 치는 순간, 땅 위의 모래는 극도로 높은 온도에 의해 순간적으로 녹게 되며, 이때 형성되는 암석이 바로 ‘풀구라이트(섬전암)’이다.

“Fulgur”는 번개를 뜻하는 라틴어이다. 로마 제국 시대의 철학자 키케로는 “condere fulmina”라는 표현을 사용했는데, 이는 “벼락을 파헤치다”는 뜻이다. 이는 초기 로마인들이 이탈리아의 모래 지대에서 풀구라이트 형성에 대한 지식이 있었다는 것을 나타낸다.

풀구라이트는 번개가 지나간 흔적을 남긴 것으로, 지질학적으로도 매우 흥미로운 자료이다. 이 암석은 번개의 전압과 땅의 성분에 따라 형태와 크기가 달라지며, 대체로 20cm 이상의 길이를 가지는 것이 특징이다. 지금까지 발견된 가장 긴 풀구라이트는 미국 플로리다 북부에서 발견된 4.9m 길이의 섬전암이다​.

내부는 매끄러운 유리질로 되어 있고, 외부는 모래나 돌이 섞여 거친 질감을 띤다. 풀구라이트의 색은 해당 지역의 모래나 암석의 성분에 따라 다양하다. 검은색, 회색, 녹색 또는 투명한 색을 띨 수 있다.

풀구라이트는 형성된 환경에 따라 여러 종류로 분류된다. 모래 풀구라이트는 가장 흔하게 볼 수 있는 형태로 주로 사막이나 해변에서 발견된다. 석영 풀구라이트는 석영이 풍부한 지질에서 생성되며, 매우 견고하고 투명한 유리질 형태로 나타나는 경우가 많다. 암석 풀구라이트는 암석에서 번개가 내리칠 때 형성되며, 주로 화산암 같은 단단한 암석 위에서 발견된다.

풀구라이트는 “천둥유리” 또는 “번개 돌”로 불리기도 하며, 고대에는 신성한 물건으로 여겨졌다. 풀구라이트는 그 희귀성과 독특한 아름다움 때문에 수집가들 사이에서 인기가 많다. 특히, 형태가 잘 보존된 풀구라이트는 예술품으로도 가치가 높아 여러 나라에서 수집 대상이 되며 박물관에서 전시되기도 한다. 또한 지질학적 자료로서 지구의 역사를 탐구하는 데 중요한 역할을 하기도 한다.