하늘로 올라가는 번개 블루 제트

전리층을 향해 위로
올라가는 번개 블루 제트

하늘로 올라가는 번개가 목격됐다.

미국 펜실베니아주립대학 빅터 파스코 교수 연구팀은 '네이처' 최신호에 뇌우(雷雨) 구름 꼭대기에서 지상 70㎞ 상공의 전리층(電離層)으로 올라가는 번개인 '블루 제트(blue jet)'를 고속 카메라로 촬영하는데 성공했다고 발표했다.

블루 제트는 뇌우에서 발생한 전기 흐름이 위로 올라가면서 주위의 분자들을 이온화시키고 빛을 내는 것. 우주왕복선이나 비행기에서 더러 목격된 적은 있지만 지상에서는 처음으로 관측된 것이다. 이제까지의 관측 중 최고 기록은 지상 40㎞ 상공까지 올라간 것이었다.

지난해 9월 푸에르토리코에서 촬영한 블루 제트

과학자들은 이번 발견이 서로 다른 전기적 성질을 띠고 있는 지상과 전리층 사이에는 일종의 통로가 있어야 한다는 오랜 믿음을 확인해준 것으로 평가하고 있다. 지상과 전리층의 전압차는 30만 볼트에 달한다.

스프라이트는 블루 제트와 달리 전리층에서 아래로 내려치는 번개다. 사진제공 미 알래스카대학

또한 이번에 관측된 블루 제트가 작은 뇌우에서 발생한 것이어서 이보다 더 큰 블루 제트도 있을 가능성도 제기됐다. 과학자들은 대형 블루 제트라면 대기 중 질소 고정이나 오존층 생성과 같은 대기의 화학반응에 큰 기여를 할 것으로 보고 있다.

뇌우와 전리층 사이에서 발생하는 번개에는 블루 제트와 정반대인 것도 있다. 전리층 바닥에서 아래로 내려치는 '스프라이트(sprite)'는 흰빛을 띠며 초속 1만㎞로 아주 빠르다. 이에 비해 블루 제트는 푸른빛을 보이며 속도는 초속 100㎞로 스프라이트에 비해 느린 편이다.

번개가 치는 구름 꼭대기에서 지상 70㎞ 상공 전리층으로 올라가는 블루 제트 연속 촬영 사진. (사진제공 미 펜실베니아주립대)

연구팀은 이번에 관측된 블루 제트는 처음에는 초속 50㎞로 시작했다가 위로 올라가면서 속도가 5배로 빨라지고 나중에는 두 갈래로 나눠지는 등 전형적인 블루 제트와는 조금 다른 형태라고 밝혔다.

이번에 공개된 동영상은 지난해 9월 14일 푸에르토리코의 아레시보 천문대에서 고성능 야간 촬영용 디지털 카메라로 촬영한 것이다.

이영완 동아사이언스기자 puset@donga.com