雷の原因: 空でプラスとマイナスの電荷が十分に大きくなると、稲妻が発生します。この巨大な電気の火花は雲を通り抜け、時には地表に降り注ぎます。
雷の原因: 雷は稲妻が発する音です。これは、稲妻が周囲の圧力と温度を急激に上昇させ、空気を膨張させ、雷鳴を轟かせるためです。
私たちのほとんどは、雷雨とそれに伴う稲妻と雷鳴についてよく知っています。しかし、私たちのほとんどは、雷雨で雷と稲妻がどのように発生するかについてあまりよく知っていません.簡単に言えば、雷は雲と地面の間を移動する電子の結果であり、雷は雷の結果として発生します.
大気の静的
科学者たちはまだ稲妻がどのように形成されるかを正確に解明しようとしていますが、それは雲の中の正と負に帯電したイオン間の相互作用と関係があることを知っています.
カーペットの上を歩き、ドアノブに触れてショックを受けたことがあるなら、静電気の放電を経験したことになります。床を横切るあなたの動きは、静電気 (動かない) 電荷を生成し、それが逃げて放電する最初の可能な機会を探します。はるかに大きなスケールで、同じことが雲の中の稲妻でも起こります。
雲を構成する氷や水の結晶は水分子であり、嵐の際にはこれらの粒子が空気によって動き回って衝突します。稲妻の形成に関する現在のいくつかの理論によると、上向きに移動する水の分子からの負に帯電した電子は、下向きに移動するより重い分子に移動します。この状況は、嵐の雲の上部が正に帯電し、嵐の雲の下部がより負に帯電していることを意味します.
稲妻の閃光
同種の電荷は互いに反発するため (磁石の同じ面が反発することを考えてください)、地球表面の負に帯電したイオンは押しのけられ、嵐の雲の下の地面は全体的に正の電荷を帯びたままになります。これにより、地面と雲の底との間に電界が形成されます。この電界により、負イオンが地面に放電され、正電荷が上向きに移動します。
陽イオンは、木や電柱などの周りの最も高い物体に向かって移動し、空にできるだけ近づこうとします。マイナスイオンについては、「ステップドリーダー」と呼ばれる雷の前兆で急速に下方に移動します。このプロセスはわずか数ミリ秒という非常に迅速に行われるため、人間の目には速すぎます。イオンの 2 つのグループが真ん中で出会い、輝かしい稲妻の閃光を作り出します。これが雲から地面への落雷が発生する方法ですが、稲妻は雲から雲へ移動することもあります。
雲から雲への雷は、地面を無視して、正と負に帯電したイオンが雲の領域内で相互作用するときに発生します。通常、同じ雲の反対側の半分で発生しますが、雲から雲へと発砲することもあります。雲から雲への雷は、実際には最も一般的な種類の雷であり、雲から地面への雷は、雲から雲への雷よりも約 10 分の 1 の頻度で発生します。
雷現象
稲妻は印象的な閃光を生み出すだけでなく、大量の熱も生み出します。稲妻が周囲の空気を摂氏 25,000 度、または華氏約 45,000 度に加熱します。これは太陽の表面の約 5 倍の温度ですが、もちろんそれはほんの一瞬しか持続しません。
落雷のほとんどのケースは「負の稲妻」であり、負の電荷の全体的な転送で負に帯電した電子が雲から地面に移動したために発生します。ただし、「正の落雷」は発生しますが、それは非常にまれです。雲の底ではなくてっぺんから落雷が始まるため、落雷ははるかに長くなり、その結果、負の落雷よりも最大 10 倍強力な強力な落雷になります。
これらの正の落雷は非常に強力であるため、大気中の分子を引き裂いてイオンにすることができます。これらのイオンは、酸素や水素などの大気中の他の分子と衝突することができ、赤色光の光子が放出されます。これらは通常、上層大気でのみ発生しますが、発生した場合は「赤いスプライト」と呼ばれます。
別のタイプの雷は、雲の電荷を均等にしようとして、正に帯電した大量のイオンが空に向かって上昇するときに発生する可能性があります。この現象は「ブルー ジェット」と呼ばれ、わずか 1 秒しか持続しませんが、高さ 40 キロメートルという印象的な高さに達することがあります。
雷の拍手
では、稲妻はどのようにして雷から生じるのでしょうか?雷は、稲妻を取り囲む空気が急速に膨張した結果として発生します。稲妻が発生すると、最初の稲妻と同じ経路に沿って、2 番目の稲妻が地面から雲に戻ります。このプロセスは非常に速く、わずか数千分の 1 秒で発生し、この稲妻の戻りストロークによって生成された熱が稲妻の周囲の空気を圧縮します。
稲妻が急速に発生するため、空気は膨張する時間がなく、通常の大気圧の約 10 倍から 100 倍に圧縮されます。その後、空気はあらゆる方向に外側に向かって急速に膨張し、ソニック ブームの作成と同様のプロセスで大きなブームを作成します。音は空中に反響して反響し、人々が雷として認識するゴロゴロを作成します。雷は、それを引き起こした稲妻から 10 ～ 25 マイル以内の距離で聞くことができます。
空気中の音の速度は、雷を発生させる電子の流れの速度よりもはるかに遅いため、雷は稲妻の拍手に続きます。音は衝撃波のように外側に反響し、音源から広がります。一方、フラッシュの光はほぼ瞬時に眼球に届きます。
それはまだ少し謎です
雷が発生する条件については多くのことがわかっていますが、雷がどのように発生するかについては、まだわかっていないことがたくさんあります。これは複雑なプロセスであり、雲が最初に電荷を得る方法など、稲妻が発生する正確なプロセスについては、科学界で多くの議論があります.
ある理論では、宇宙からの宇宙線が雲を通り抜け、地球の表面に向かって移動するときに原子から電子を剥ぎ取っていると仮定しています。これらの宇宙線は、負に帯電した粒子を雲の底に向かって引きずり、雷を発生させるのに必要な電荷の不均衡を引き起こします。しかし、これは雷雨で大規模なイオンの不均衡を引き起こすには不十分であるように思われるため、その過程についてさらに研究が行われています.
稲妻は私たちの物理学の理解の多くに疑問を投げかけていますが、これらのプロセスを理解したいという欲求に突き動かされて、科学者は研究を進歩させ続けています.
