히말라야 하늘을 물들인 붉은 번개, ‘레드 스프라이트’의 비밀

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지상에서 천둥소리가 울려 퍼질 때, 하늘 위에서는 또 다른 형태의 번개가 탄생한다.

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‘레드 스프라이트(Red Sprite)’라 불리는 이 붉은 방전 현상은 강한 뇌우가 칠 때, 대기 상층에서 순간적으로 빛을 발한다. 마치 해파리가 퍼져나가는 듯한 형상을 띠며 신비로운 붉은빛을 남긴다. 지난 2022년에 대규모로 발생한 이 희귀한 자연 현상에 대한 원인이 최근 밝혀져 눈길을 끈다.

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레드 스프라이트, 히말라야에서 100개 이상 펼쳐져

2022년 5월 19일, 중국의 천체사진가 앤젤 안과 수창 둥이 히말라야 상공에서 100개가 넘는 레드 스프라이트를 촬영하는 데 성공해 전세계의 이목을 끌었다. 촬영지는 티베트인들에게 신성한 호수로 여겨지는 세 개의 호수 중 하나인 티베트 남쪽 푸모용초 호수 근처였다. 이는 단순 붉은 번개뿐 아니라 진귀한 현상들이 함께 포착됐다. 하늘을 가로지르는 붉은 섬광뿐만 아니라, 극히 드문 ‘세컨더리 제트’와 ‘고스트 스프라이트’까지 함께 포착됐다.

 

세컨더리 제트는 번개 방전이 대기 상층으로 퍼져나가는 과정에서 발생하는 이차적인 방전 현상으로, 일반적인 스프라이트보다 더 높은 고도에서 짧은 순간 나타난다. 반면, 고스트 스프라이트는 아시아에서 처음으로 관측된 희귀 현상으로, 밤하늘의 이온층 아래에서 초록빛 공광과 함께 나타난다. 이는 대기 중 특정한 화학적 반응과 연관된 것으로 추정된다.

이처럼 다양한 대기 방전 현상이 한꺼번에 관측된 것은 극히 드문 일이며, 이 장면은 과학자들의 큰 관심을 받으며 여러 언론에서 보도됐다.

 

 

 

코스믹 불꽃놀이(Cosmic Fireworks), 2023년 올해의 천문 사진가 대회 하늘 풍경(Skyscapes) 부문 우승작.

스프라이트 방전의 경이로운 아름다움을 담아 극한 기상 현상에 대한 호기심을 일으킨다.

[사진=Angel An]

 

레드 스프라이트- 양극성낙뢰, 상층 대기 전기장 교란하면서 생겨

최근 발표된 연구에 따르면, 히말라야 상공에서 포착된 이 신비로운 붉은 번개는 강력한 낙뢰와 뇌우 활동에 의해 만들어진 것으로 밝혀졌다. 중국과학기술대학교의 가오펑 루 교수 연구팀은 이 현상의 원인을 분석한 논문을 기상학 저널에 발표했다.

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루 교수는 이번 현상이 특히 주목할 만한 이유는 스프라이트가 단순한 대기 방전이 아니라, 엄청난 전류를 가진 양극성 낙뢰에 의해 촉발되었기 때문이라고 설명했다. 연구에 따르면, 이 번개는 거대한 중규모 대류 시스템 내부에서 발생했으며, 히말라야 지역의 뇌우는 지구에서 가장 강력하고 복잡한 상층 대기 방전을 만들어낼 가능성이 높았다.

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그러나 연구 과정은 쉽지 않았다. 스프라이트가 정확히 언제 발생했는지를 알아야 번개와의 연관성을 분석할 수 있는데, 이를 입증할 만한 정밀한 데이터가 부족했던 것이다. 이에 연구팀은 위성 궤적 데이터와 별자리 패턴을 분석해 시간을 동기화하는 새로운 기법을 개발했다. 이 방법을 통해 스프라이트가 발생한 순간과 이를 유발한 번개를 정밀하게 연결하는 데 성공했다.

논문의 한 심사자는 이 분석법이 기상 데이터와 천문 데이터를 결합한 혁신적인 연구 방법이라며, 앞으로 시민 과학자들도 활용할 수 있는 중요한 기술이 될 것이라고 평가했다.

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히말라야 뇌우, 지구에서 가장 복잡한 번개를 만들어

연구팀은 이번에 관측된 스프라이트가 갠지스 평원에서 티베트 남쪽까지 이어지는 거대한 뇌우 시스템에서 발생했다고 밝혔다. 이 폭풍은 남아시아에서 단일 뇌우로 가장 많은 스프라이트를 만들어낸 사례로 기록됐다.

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이는 히말라야 지역의 뇌우가 미국 대평원이나 유럽 해상 폭풍과 비슷한 수준으로 강력한 상층 대기 방전을 만들어낼 수 있음을 의미한다. 연구진은 또한 이 지역의 뇌우가 예상보다 더 복잡한 번개 방전 구조를 형성할 가능성이 높으며, 이 과정에서 대기와 상호작용하며 물리적·화학적 변화를 일으킬 수도 있다고 분석했다. 즉, 히말라야는 단순한 폭풍이 아니라, 지구에서도 손꼽히는 강력한 번개가 만들어지는 지역일 가능성이 크다는 것이다.

 

 

지방질(脂肪質 fat)과 지질(脂質 lipid)의 차이