우박은 왜 한여름을 비켜 오나

먼저 우박이 어디서 만들어지는지 봅시다.

convection 편에서 본 적란운 속입니다. 아래에서 공기가 세게 솟고, 높은 곳은 영하 수십 도라 물방울이 얼어붙습니다.

그 얼음 알갱이가 커지려면 떨어지지 않고 버텨야 합니다. 떨어지면 그것으로 끝입니다.

무엇이 붙들어 줄까요. 상승기류입니다.

그림에서 위로 갈수록 얼음이 큰 것을 보세요. 오래 붙들려 있었다는 뜻입니다. 그러다 너무 무거워져 상승기류가 못 버티는 순간, 그것이 우박이 되어 떨어집니다.

그러니 우박 크기는 상승기류 세기가 정합니다. 이것이 이 편의 첫 문장입니다.

손잡이를 잡고 상승기류를 올려 보세요.

가로가 우박 지름, 세로가 그 크기를 붙들어 두는 데 필요한 세기입니다. 손잡이를 올리면 가로줄이 올라가고, 그 줄이 곡선과 만나는 자리까지가 이 구름이 붙들 수 있는 크기입니다.

왼쪽 끝의 어두운 띠를 보세요. 그 안쪽은 기상청이 우박이라고 부르지 않는 크기입니다 — 싸락눈입니다.

손잡이를 천천히 올려 보면, 초속 10m 쯤에서 겨우 띠를 벗어납니다.

초속 10m는 사람이 뛰는 속도의 두 배쯤입니다. 그 바람이 위로 불어야 합니다. 그런 것은 겨울 구름에는 없습니다.

그래서 우박에는 여름이 필요합니다. 여기까지는 예상대로입니다.

이제 손잡이를 더 올려 보세요. 이상한 것이 보입니다.

• 초속 10m — 5mm, 콩알
• 초속 20m — 22mm, 메추리알
• 초속 30m — 49mm, 골프공
• 초속 40m — 88mm, 달걀을 넘어섭니다

세기는 똑같이 10씩 올렸는데 크기는 5, 22, 49, 88로 벌어집니다.

곡선이 누워 있기 때문입니다. 떨어지는 빠르기는 지름의 제곱근을 따라가고, 그래서 뒤집으면 크기가 세기의 제곱으로 커집니다.

두 배 센 상승기류가 네 배 큰 우박을 만듭니다.

이 한 줄이 두 가지를 설명합니다.

• 큰 우박이 드문 까닭 — 조금 더 큰 것을 만들려면 훨씬 센 상승기류가 필요합니다
• 기록적인 우박이 몰리는 까닭 — 아주 센 뇌우 하나가 유난히 큰 것을 만듭니다

화면 아래 숫자를 보세요. 몇 미터 높이에서 떨어뜨린 것과 같은 충격인지가 나옵니다.

이 숫자에는 재미있는 성질이 있습니다. 셈이 이렇습니다.

높이 = 빠르기² ÷ (2 × 중력)

여기서 무게가 지워집니다. 우박이 무겁든 가볍든 이 높이는 같습니다. 그리고 빠르기의 제곱이 지름에 비례하니, 결국 높이는 지름에 비례합니다.

상수를 넣고 정리하면 놀랍도록 간단해집니다.

지름의 구백 배 높이에서 떨어뜨린 것과 같습니다.

• 지름 1cm — 9m 높이. 3층에서 떨어뜨린 것
• 지름 2cm — 19m 높이. 6층
• 지름 5cm — 46m 높이. 아파트 15층

5cm 우박은 시속 109km로 떨어집니다. 자동차 지붕이 찌그러지고 비닐하우스가 뚫립니다.

그러니 우박이 떨어지면 반드시 실내로 들어가야 합니다.

지금까지 본 것을 한 그림에 놓았습니다.

아래 동그라미가 실제 크기 비율이고, 위 막대가 그 크기를 붙드는 데 필요한 상승기류입니다.

둘을 견주어 보세요. 동그라미는 열 배로 커지는데 막대는 세 배밖에 안 자랍니다.

바로 그 어긋남이 이 편의 알맹이입니다. 조금 더 센 상승기류가 훨씬 큰 우박을 만듭니다.

그리고 관측할 때 크기를 이렇게 부릅니다. 자를 들고 나가기 어려우니 흔한 물건에 견주는 것입니다.

우박이 오면 몇 알 주워서 자를 대어 보세요. 그리고 이 그림을 떠올리면 그 구름 속 상승기류가 얼마나 셌는지를 알 수 있습니다.

땅에 떨어진 얼음 한 알이 구름 속을 재는 자입니다.

여기까지만 보면 더울수록 우박이 많아야 합니다. 상승기류가 세니까요.

그런데 관측은 반대로 말합니다. 한여름에 뜸합니다.

빠뜨린 것이 있습니다. 우박은 만들어지고 나서 땅까지 내려와야 합니다.

구름 속은 영하지만 그 아래는 영상입니다. 0도 높이 아래는 전부 더운 층이고, 우박은 그 층을 지나며 녹습니다.

• 한여름 — 0도 높이가 5km 언저리. 더운 층이 아주 두껍습니다
• 봄가을 — 3km 쯤
• 겨울 — 1km 남짓

그림을 보세요. 붉은 기운이 도는 아래쪽이 더운 층입니다. 오른쪽으로 갈수록 두껍습니다.

그래서 문턱이 둘입니다.

• 자라려면 센 상승기류 — 여름이 유리
• 살아남으려면 얇은 더운 층 — 겨울이 유리

둘이 서로 반대 철을 좋아합니다. 겨울은 아무리 층이 얇아도 자랄 것이 없고, 한여름은 자라도 내려오다 녹습니다.

모형에 넣고 셈하면 살아남는 문턱이 이렇게 나옵니다 — 겨울 3mm, 봄가을 5mm, 한여름 7mm.

그래서 한여름에 우박이 오면 크다는 말이 따라 나옵니다. 잔 것은 도중에 사라지니까요.

다만 봄가을이 잦은 까닭 전부는 이 셈이 못 말합니다. 봄가을에는 상층으로 찬 공기가 내려와 대기가 불안정해지는 몫도 큽니다. 여기서 보인 것은 두 문턱이 반대 철을 당긴다는 방향까지입니다.

우박을 하나 주워 반으로 쪼개 보면 층이 보입니다. 맑은 층과 흰 층이 번갈아 있습니다.

이것을 "구름 속을 몇 번 오르내렸는지 세는 나이테"라고 배운 분이 많을 겁니다.

그렇지 않습니다. 고쳐 배울 자리입니다.

층을 만드는 것은 오르내림이 아니라 어떤 조건에서 얼었느냐입니다.

• 물기 많고 덜 추운 곳 — 물이 천천히 업니다. 공기방울이 빠져나갈 틈이 있어 맑은 층
• 물기 적고 몹시 추운 곳 — 닿자마자 업니다. 공기방울이 갇혀 흰 층

우박 하나가 구름 속을 떠다니며 두 조건을 오가면 층이 남습니다. 한 바퀴에 한 층이 아닙니다. 그래서 층을 세어 오르내린 횟수를 알아낼 수는 없습니다.

그림의 층 두께가 고르지 않은 것도 그 때문입니다. 나이테라면 고를 텐데, 조건이 오락가락한 흔적이라 들쭉날쭉합니다.

흰 층에 뿌려진 점이 갇힌 공기방울입니다. 그것이 빛을 흩어서 희게 보입니다 — blue-sky 편에서 배운 그 흩뜨림입니다.

우박은 드물고 금세 녹습니다. 그래서 기록이 귀합니다.

기상청에도 우박은 따로 특보가 없습니다. 낙뢰·돌풍과 함께 기상정보로 알립니다. 좁은 곳에 짧게 오는 것이라 미리 짚기가 어렵기 때문입니다.

그러니 직접 본 사람의 기록이 값집니다.

무엇을 적나.

• 가장 큰 알의 지름 — 몇 알 주워 자를 대어 보세요. 자가 없으면 동전이나 손가락 마디에 견주고 나중에 재면 됩니다
• 얼마나 오래 왔는지 — 우박은 대개 몇 분입니다
• 그때 기온과 하늘 모양

안전이 먼저입니다. 우박이 떨어지는 동안에는 줍지 마세요. 그친 뒤에 주우면 됩니다. 그늘진 곳의 것이 덜 녹아 있습니다.

지름을 적어 두면 이 편에서 배운 것이 바로 쓰입니다.

• 지름 × 900 = 몇 m 높이에서 떨어뜨린 것과 같은 충격
• 그 크기를 붙들던 상승기류 세기

얼음 한 알로 구름 속을 재는 것입니다.

지금 이 동네 값을 가져오지 못했습니다. 오늘 비가 오는지 화면은 모릅니다. 모르는 것을 아는 척하지는 않겠습니다.

그런데 우박은 원래 화면으로 미리 아는 것이 아닙니다. 좁은 곳에 몇 분 동안 쏟아지고 끝나서, 예보로 짚기가 어렵습니다.

하늘로 아는 법.

• 구름이 시커먼 덩어리로 솟아 있으면 적란운입니다. 상승기류가 셉니다
• 갑자기 바람이 차가워지면 구름에서 찬 공기가 내려온 것입니다
• 천둥이 치면 같은 구름이 만드는 것입니다

우박이 떨어지면 이렇게 하세요.

• 바로 실내로 들어갑니다. 우산은 막아 주지 못합니다
• 실내에서는 창에서 떨어져 있습니다. 유리가 깨질 수 있습니다
• 운전 중이면 안전한 곳에 세우고 차 안에 머뭅니다

그리고 5~6월과 9~10월을 눈여겨보세요. 한반도에서 우박이 가장 잦은 달입니다.

우박과 낙뢰 대응의 정확한 문구는 기상청과 행정안전부 안내를 따르세요.