ベンジャミン・フランクリンが凧と鍵を使って最善を尽くしたにもかかわらず、稲妻の現象は科学的な謎のままです。現在、研究者たちは、雷の謎のいくつかを解決するのに役立つ新しいツールを開発しました.科学者は、宇宙を移動する粒子であり、常に大気に降り注いでいる宇宙線を使用することで、雷雨の内部をのぞいて電場を測定し、嵐の電気的爆発を引き起こす条件を特定するのに役立つと報告しています。この進歩により、研究者はいつ、どこで落雷が発生する可能性が最も高いかをより正確に予測し、時間内に人々を危険から解放することができます。
雷雨の内部の電界を測定するのは難しいため、雷はあまり理解されていません。科学者たちは気球や小さなロケットを雲に飛ばして測定を行ってきましたが、そのようなプローブは電気環境を変え、測定しようとしている自然の活動を覆い隠す可能性があります.しかし、そのような測定では、稲妻を起こすのに十分な強さの場をまだ見つけていないため、稲妻の起源を説明できません。高電界領域が非常に局所的である可能性や、ライトショーを開始するには別の要因が必要であることを意味する可能性があります.
宇宙線は、研究者がそのパズルを解くのに役立つ可能性があります。宇宙線が大気中の分子に衝突すると、衝突によって、電子、陽電子、およびその他の荷電粒子を含む亜原子粒子のシャワーが生成されます。これらの粒子が地面に向かって移動すると、軌道が地球の磁場によって曲げられ、電波を放出します。科学者たちは、オランダの LOFAR 電波望遠鏡でこれらの電波パターンを観察し、宇宙線シャワーによって生成される電波パターンをシミュレートするコンピューター モデルとその観測結果を比較しました。このモデルは、研究者が記録したほとんどのシャワーを再現できましたが、天候が悪化すると事態は不安定になりました.
オランダのナイメーヘンにあるラドバウド大学の天文学者で、新しい研究の最初の著者であるピム・シェラートは、「時々[シャワー]は奇妙に見えます。奇妙に見える時は雷雨が存在する時と一致します」と述べています。にわか雨が雷雨を通過したとき、シェラートと彼の同僚は、嵐の中の強い電場が荷電粒子を引き寄せ、電波の分極、つまり電磁気の小刻みの方向を変化させるため、電波の非典型的なパターンを発見しました。 /P>
モデルに電場を追加することで、科学者は、地上で見たパターンを再現するために上空にどのような電場が存在する必要があるかを計算することができました。科学者が詳細に調査したシャワーについて、嵐は 2 つの層で構成されていることを発見しました。上のフィールドの反対方向に粒子を押しました。これらの結果はまだ稲妻がどのようにスパークするかを説明することはできませんが、この測定は嵐が宇宙線で調査された初めてのものであり、科学者による嵐の理解を改善する技術を改良する最初のステップです。 Physical Review Lettersの論文 .
ニューハンプシャー大学ダーラム校の雷物理学者ジョセフ・ドワイヤー氏は、「地上の電界を遠隔で測定する方法があれば…非常に役立つだろう」と言う。ドワイヤー氏によると、雷がどこに落ちるかの予測を改善するには、科学者はまず雷がどのように発生するかの基本を理解する必要があります.この方法を使えば、「最終的に、稲妻の開始を実際に捉えることができるかもしれません」と彼は言います。これは、その形成の背後にある謎を解明するのに役立つ可能性があります.
科学者たちは、稲妻がどのように発生するかについていくつかの可能な説明を考え出しており、新しい技術は最終的にオプションを識別することができます. 1つは、嵐の中の氷と水の塊がフィールドを集中させ、火花を散らすのに十分なほど強力な小さな領域を作成することです.別の物議を醸す考えは、宇宙線自体が雷を発生させる可能性があるというものです。これは、宇宙線が後に残す荷電粒子のおかげです。しかし、どちらの選択肢にも説得力のある証拠はありません。シェラート氏は、この新しい方法が最終的に問題を解決する可能性があると述べています。
この技術はまだ初期段階にあり、これまでに特徴付けられたシャワーはほんの一握りにすぎないため、雷雨に関する科学者の考えをまだ再形成していない.しかし、より多くのデータと改善された分析があれば、強力なツールになる可能性があります.それでも、Dwyer 氏によると、この技術が実証されたのはこれが初めてであり、「彼らは確かに、これに対して大量の信用に値する」と述べています。