미 항공우주국(NASA·나사)이 과학 달력의 12월 이미지로 선정한 상층대기 번개인 스프라이트./NASA, Nicolas Escurat
디즈니 영화는 고성(古城)과 그 위에서 펼쳐지는 화려한 불꽃놀이 장면으로 시작한다. 디즈니의 상징과도 같은 오프닝 시퀀스가 현실에서 나타났다. 지난 9일(현지 시각) 미 항공우주국(NASA·나사)은 프랑스 베이낙 성(Chateau de Beynac) 위로 하늘에 거대한 불꽃놀이가 펼쳐진 모습을 공개했다.
중세 고성 위에서 펼쳐진 이 거대한 불꽃놀이는 인간이 아니라 자연이 연출했다. 바로 하늘에서
야마토연타 붉은 번개가 쏟아지는 스프라이트(sprite)가 발생한 것이다. 나사는 그 순간을 찍은 사진을 과학 달력의 12월 이미지로 발표했다. 크리스마스가 있는 12월에 안성맞춤인 사진이다.
고성 위로 불꽃놀이가 펼쳐지는 디즈니 영화의 오프닝 시퀀스 장면./디즈니
바다이야기무료 ◇고성 위로 쏟아진 붉은 번개
하늘에서 번개가 번쩍인 후, 또 다른 무언가가 나타난다. 폭풍우 위 높은 곳에서, 진홍색 형체가 깜빡이며 나타났다가 사라진다. 만약 하늘에서 이런 모습을 봤다면, 아주 드문 지구 상층 대기의 전기 현상인 스프라이트를 목격하는 행운을 가졌다고 생각하면 된다.
바다이야기모바일 스프라이트는 중간권(中間圈)에서 발생하는 번개이다. 중간권은 지구 대기권의 하나로, 성층권과 열권 사이의 고도 50~80㎞를 말한다. 보통 번개는 수㎞ 상공 뇌우에서 발생하지만, 스프라이트는 그보다 훨씬 높은 80㎞에서 발생한다. 번개가 친 직후 다양한 형태로 붉은 섬광이 나타났다가 기둥과 가지들이 하늘에서 쏟아지는 모습을 보인다.
야마토무료게임 번개는 대기에서 전류가 이동하는 현상이다. 공기는 전기가 통하지 않는 절연체이다. 하지만 구름에 전하(電荷)가 쌓이면 길이 없는 공기로도 이동할 수 있다. 전하란 물체가 가진 전기의 양을 말한다. 기본 전하를 가진 양성자보다 전자가 많으면 음(-)전하, 전자가 적으면 양(+)전하가 된다.
구름에 전하가 쌓이면 마치 댐에 물이 가득 차
릴게임5만 수압이 세지듯 전압이 높아져 극히 짧은 순간에 전류가 흐른다. 일반 번개는 고도 11㎞까지인 대류권(對流圈) 구름에서 지면으로 이동한다. 한다. 하지만 구름보다 높은 곳에서는 그와 다른 번개들도 있다. 스프라이트가 대표적이다. 스프라이트는 뇌우 위에서 춤추듯 나타나며, 차례로 켜졌다 꺼졌다 한다.
그래픽=손민균
◇구름 위에서 발생하는 메가 번개
스프라이트는 ‘일시적 발광 현상(Transient Luminous Events, TLE)’이라고 불리는 상층 대기 번개의 하나이다. TLE는 1989년 처음 개념이 제시됐다. 일반 번개와 달리 뇌우 구름 위에서 발생하는 강력한 번개들로, ‘메가 번개(mega lightning)’라고도 한다.
TLE는 환상적인 모습에 걸맞은 다양한 이름을 갖고 있다. 메가 번개에는 고도 90㎞인 전리층(電離層)에서 15㎞까지 아래로 떨어지는 스프라이트가 있는가 하면, 반대로 뇌우 구름 꼭대기에서 지상 70㎞ 상공 전리층으로 올라가는 ‘블루 제트(blue jet)’도 있다.
그보다 위에는 고도 100㎞ 열권(熱圈)에서 지름 400㎞의 거대한 도넛 모양을 하고 수평 방향으로 나타나는 ‘엘브스(Elves)’도 있다. 두 가지 메가 번개가 결합한 하이브리드형도 있다. ‘자이언트 제트(gigantic jet)’는 위는 붉은색 스프라이트이고 아래는 파란색 블루 제트인 형태로 고도 90㎞까지 올라간다.
이번에 스프라이트를 촬영한 베이낙은 프랑스 남서부 도르도뉴 지역에서 가장 아름다운 마을로 꼽히는 곳이다. 도르도뉴 강 옆으로 솟은 절벽 위에 12세기 고성이 있고, 돌로 지어진 가파른 골목길을 올라가면 석조 주택들이 줄지어 있어 중세로 되돌아간 듯한 느낌을 준다.
스프라이트가 발생한 직후 꼭대기에 마치 유령처럼 녹색 후광이 나타나기도 한다. 바로 ‘중간권 유령(mesospheric ghost)’이다. 스페인 안달루시아 천체물리학연구소는 지난 2023년 스프라이트 번개의 꼭대기에서 깜빡이는 녹색 유령은 우주에서 날아온 철 입자가 만든다고 밝혔다. 중세 마을 위 하늘에서 우주의 유령들이 춤추고 있는 셈이다.
고도 50~80km인 중간권에서 발생하는 거대 번개인 해파리 스프라이트. 스페인에서 관측됐다. 과학자들은 이 스프라이트의 윗부분에 나타나는 녹색 빛이 우주에서 온 금속 입자가 만든다는 사실을 밝혀냈다./스페인 안달루사이 천체물리학연구소
참고 자료
NASA(2025), https://www.nasa.gov/image-article/sprites-over-chateau-de-beynac/
Nature Communications(2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-42892-1
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