稲妻はどうやってできるの? 知識ファイル
雷は積乱雲の内部で電荷が分離したあとに起こる激しい放電です。氷の粒どうしの衝突が電荷を移し、階段状の先導が電離した通路を開き、回撃が一瞬で稲妻全体を光らせます。
早わかり
- 回撃の温度
- 約 30000℃
- 通路の直径
- わずか数センチ
- 通路の長さ
- 数キロに達することも
- 世界の頻度
- 毎秒数十回
重要な知識
衝突が雲を帯電させる
積乱雲の中で氷晶・霰・過冷却水滴が衝突を繰り返し、軽い氷晶は正の電荷を持って雲頂へ、重い霰粒は負の電荷を持って雲底へ分かれ、雲は巨大な「電池」になります。
回撃は太陽の表面より熱い
先導が地面に繋がった瞬間、電流が通路を逆走し、空気は約 30000℃(太陽表面の約 5 倍)まで加熱されます。通路の直径は数センチほどでも、長さは数キロに達します。
先に光、後から音
光速は秒速約 30 万 km、音速は秒速約 340 m。稲妻を見てから雷鳴を聞くまでの秒数で、雷までの距離もおおよそ推し測れます。
理解の手がかり
- 段階1雲の発達と起電
暖かく湿った空気が上昇して巨大な積乱雲をつくり、氷の粒の衝突で電荷が徐々に分離します。
- 段階2先導と回撃
雲底の負電荷が階段状の先導として降り、地面に繋がると回撃が通路全体を光らせます。
- 段階3雷鳴と雨
過熱された空気が膨張して衝撃波となり、雷鳴が轟き、激しい雨が降り始めます。
観察ポイント
- 観察先導の進路に注目
先導はまっすぐ落ちるのではなく、最も破壊しやすい経路を探りながら一段ずつ跳んで進むため、稲妻は折れ曲がり枝分かれして見えます。
- 考察雷は地上だけに落ちない
雲の内部や雲どうしの放電は雲と地面の間の放電よりはるかに多く、私たちが見る落雷は全放電の一部にすぎません。
- 安全雷雨では高所と孤立した木から離れる
雷は高く孤立したものに落ちやすい性質があります。雷雨のときは開けた高地に居続けず、木の下で雨宿りせず、建物や閉じた車の中に入りましょう。
