ライトニング

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雷雨の間の雲から地面への稲妻のストローク
毎秒6,200フレームでキャプチャされた高速スローモーションの稲妻ビデオ

は自然に発生する静電放電であり、その間に大気中または地上の2つの帯電領域が一時的に等しくなり、平均1ギガジュールエネルギーが瞬時に放出されます。[1] [2] [3]この放電は電子の急速な移動によって生成される熱から黒体放射の形での可視光の輝かしい閃光まで広範囲の電磁放射を生成する可能性があります。雷は雷を引き起こします、からの音放電付近のガスが急激に圧力を上昇させると発生する衝撃波。雷は一般的に雷雨や他の種類のエネルギッシュな気象システムの間に発生しますが、火山雷は火山の噴火の際にも発生する可能があります。

雷の3つの主な種類は、発生する場所によって区別されます。1つの雷雲の中、2つの異なる雲の間、または雲と地面の間です。遠くから見ることはできるが聞こえない「熱雷を含む、他の多くの観測の変形が認識されています。森林火災を引き起こす可能性のあるドライライトニング; そして、球電めったに科学的に観察されません、。

人間は何千年もの間稲妻神格化してきました。「青からボルト」という英語の表現など、稲妻に由来する慣用表現は、言語間で共通しています。雷の恐怖は雷恐怖症と呼ばれます。

電化

(図1)雷雨の主な充電領域は、嵐の中央部で発生します。この部分では、空気が急速に上昇し(上昇気流)、気温は-15〜-25°C(5〜-13°F)の範囲です。

充電プロセスの詳細はまだ科学者によって研究されていますが、雷雨の電化の基本的な概念のいくつかについては一般的な合意があります。帯電は、衝突する物体間のイオン移動の結果として摩擦電気効果による可能性があります。帯電していない、衝突する水滴は、雷雲に存在するように、電場内で(水性イオンとして)それらの間の電荷移動のために帯電する可能性があります。[4]雷雨の主な充電領域は、空気が急速に上昇し(上昇気流)、気温が-15〜-25°C(5〜-13°F)の嵐の中央部で発生します。図1を参照してください。その領域では、温度と急速な上向きの空気の動きの組み合わせにより、冷却された雲の液滴(氷点下の小さな水滴)、小さな氷の結晶、および(柔らかい雹)の混合物が生成されます。上昇気流は、過冷却された雲の液滴と非常に小さな氷の結晶を上向きに運びます。同時に、かなり大きくて密度の高い霰は、上昇する空気の中に落下したり、浮遊したりする傾向があります。[5]

(図2)上昇する氷の結晶が霰と衝突すると、氷の結晶は正に帯電し、霰は負に帯電します。

降水の動きの違いにより、衝突が発生します。上昇する氷の結晶が霰と衝突すると、氷の結晶は正に帯電し、霰は負に帯電します。図2を参照してください。上昇気流は、正に帯電した氷の結晶を嵐の雲の上部に向かって上向きに運びます。大きくて密度の高い霰は、雷雨の雲の真ん中にぶら下がっているか、嵐の下部に向かって落下します。[5]

雷雨雲の上部は正に帯電し、雷雨雲の中部から下部は負に帯電します。

その結果、雷雨雲の上部は正に帯電し、雷雨雲の中部から下部は負に帯電します。[5]

嵐の中の上向きの動きと大気中のより高いレベルの風は、雷雨雲の上部にある小さな氷の結晶(および正の電荷)を雷雨雲底からある程度の距離で水平に広げる傾向があります。雷雨雲のこの部分はアンビルと呼ばれます。これは雷雨雲の主な充電プロセスですが、これらの充電の一部は、嵐内の空気の動き(上昇気流と下降気流)によって再分配される可能性があります。さらに、降水量と気温の上昇により、雷雨雲の底近くに小さいながらも重要な正電荷が蓄積されます。[5]

摩擦電気効果による純粋な液体の水の帯電と同様に、純粋な液体の水の誘導された電荷の分離は1840年代から知られています。[6]

ウィリアム・トムソン(ケルビン卿)は、水中の電荷分離が地表の通常の電界で発生することを実証し、その知識を使用して連続電界測定装置を開発しました。[7]

液体の水を使用して電荷を異なる領域に物理的に分離することは、ケルビン水滴装置を使用したケルビンによって実証されました最も可能性の高い電荷を運ぶ種は、水素イオン水溶液と水酸化物イオンであると考えられていました。[8]

固体水氷の帯電も考慮されています。荷電種は再び水素イオンと水酸化物イオンであると見なされました。[9] [10]

電子は、雷雨に関係する時間スケールで、水酸化物イオンと溶存水素に関して液体水中で安定していません。[11]

雷の電荷キャリアは主にプラズマ中の電子です。[12]液体の水または固体の水に関連するイオン(正の水素イオンおよび負の水酸化物イオン)としての電荷から、雷に関連する電子としての電荷に移行するプロセスには、何らかの形の電気化学、つまり酸化および/または化学種の削減。[13]として水酸化物塩基ととして機能二酸化炭素である酸性ガス、それは負の電荷が相互作用する大気中の二酸化炭素と、水性水酸化物イオンの形態である荷電水の雲は、水性炭酸イオンを形成することが可能であると水性炭酸水素イオン。

一般的な考慮事項

アメリカ合衆国ユタ州キャニオンランズ国立公園Island in theSkyの落雷の4秒のビデオ

典型的な雲から地面への稲妻の閃光は、雲の中から地表まで、高さ5 km(3.1マイル)を超える空気を通る導電性プラズマチャネルの形成で最高潮に達します。実際の排出は、非常に複雑なプロセスの最終段階です。[14]ピーク時には、典型的な雷雨1分間に3回以上地球に衝突します。[15]雷は主に、暖かい空気が冷たい気団と混合されたときに発生し[16]、大気の分極に必要な大気の乱れをもたらします。[要出典]ただし、砂嵐の際にも発生する可能性があります森林火災竜巻火山噴火、さらには雷として知られ、冬の寒さ、で雷雪[17] [18] ハリケーンは通常、中心から160 km(99マイル)離れたレインバンドで主に雷を発生させます。[19] [20] [21]

分布と頻度

落雷の頻度を、光過渡検出器からの1995〜 2003年のデータと、雷イメージングセンサーからの1998〜2003年のデータを組み合わせた、1km²あたりの年間フラッシュ数(等面積投影)で示す世界地図。

地図に示されているように、雷は地球全体に均等に分布していません。

地球上では、雷の頻度は1秒あたり約44(±5)回、つまり1年あたり約14回の閃光であり[22]、平均持続時間は約60から70マイクロ秒[23]

多くの要因が、世界の特定の地域における典型的な稲妻の頻度、分布、強度、および物理的特性に影響を与えます。これらの要因には、地面の標高、緯度卓越風の流れ、相対湿度、および暖かい水域と冷たい水域への近さが含まれます。ある程度、雲内、雲から雲、および雲から地面への雷の比率も中緯度の季節によって異なる場合があります

人間は地球上にあり、所有物のほとんどは地球上にあり、雷が人を傷つけたり破壊したりする可能性があるため、雲から地面(CG)の雷は、雲の中(IC)であっても、3つのタイプの中で最も研究され、最もよく理解されています。 )およびcloud-to-cloud(CC)は、より一般的なタイプの雷です。雷の相対的な予測不可能性は、何百年もの科学的調査の後でさえ、それがどのようにまたはなぜ起こるかについての完全な説明を制限します。雷の約70%は大気の対流が最大である熱帯[24]の陸地で発生します。

これは、より暖かい気団とより冷たい気団の混合、および水分濃度の違いから発生し、通常、それらの間境界で発生しますメキシコ湾流などの乾燥した陸地を通過する暖かい海流の流れは、米国南東部での雷の頻度の上昇を部分的に説明しています。大きな水域には大気の混合をもたらす地形の変化がないため、世界の海では陸地よりも雷の頻度が著しく低くなっています。南ポーランド雷雨の取材に制限され、したがって、落雷量が最も少ない地域で発生しています。[明確化が必要]

一般に、CGライトニングフラッシュは、世界中のすべてのライトニングフラッシュの25%しか占めていません。雷雨のベースは通常負に帯電しているため、これがほとんどのCG雷の発生源です。この領域は通常、雲の中凍結が発生する標高にあります。氷と水の衝突と組み合わされた凍結は、初期の電荷の発達と分離プロセスの重要な部分であるように思われます。風による衝突の間、氷の結晶は正の電荷を発生する傾向がありますが、氷と水のより重い、スラッシュの混合物(と呼ばれる)は負の電荷を発生します。嵐の雲の中の上昇気流は、軽い氷の結晶を重い霰から分離し、雲の上部領域に正の空間電荷を蓄積させます 低いレベルは負の空間電荷を蓄積します。

フランスベルフォールの稲妻

雲内の集中電荷は空気の絶縁特性を超える必要があり、これは雲と地面の間の距離に比例して増加するため、雲が接地。大気中の凍結レベルが一般的に高い熱帯では、稲妻の10%だけがCGです。氷点下の標高が低いノルウェーの緯度(北緯60度前後)では、雷の50%がCGです。[25] [26]

雷は通常、積乱雲によって生成されます。積乱雲の基部は、通常、地上1〜2 km(0.62〜1.24マイル)で、高さは最大15 km(9.3マイル)です。

雷がの小さな村の近くで最も頻繁に発生し、地球上の場所Kifuka東の山の中でコンゴ民主共和国[27]標高は975メートル(3200フィート)の周りにあります。この地域では、平均して1平方キロメートルあたり年間158回の落雷が発生しています(410 /平方マイル/年)。[28] ベネズエラのマラカイボ湖は、年間平均297日の雷活動があり、その影響はカタトゥンボ雷として認識されています。[29]他の稲妻のホットスポットには、シンガポール[30]セントラルフロリダの稲妻の路地が含まます。[31] [32]

必要条件

雷雨の音

静電放電が発生するためには、2つの前提条件が必要です。1つは、空間の2つの領域間に十分に高い電位差が存在する必要があり、もう1つは、高抵抗媒体が反対の電荷の自由で妨げられない均等化を妨げる必要があることです。大気は、反対の極性の帯電領域間の自由な均等化を防ぐ電気絶縁またはバリアを提供します。

雷雨の間、雲の特定の領域で電荷の分離と凝集が発生することはよく理解されています。ただし、これが発生する正確なプロセスは完全には理解されていません。[33]

電界発生

システムの上を飛んでいる飛行機からの稲妻の眺め。

雷雲の地球の表面上に移動し、等しい電荷が、反対の極性のある誘導さ雲の下、地球の表面上に。これは鏡像法として知られてます。誘導された正の表面電荷は、固定点に対して測定すると、雷雲が近づくにつれて小さくなり、嵐の中心に到達すると増加し、雷雲が通過すると低下します。誘導された表面電荷の参照値は、大まかにベル曲線として表すことができます。

反対に帯電した領域は、それらの間の空気内に電界を生成します。この電界は、雷雲の基部の表面電荷の強さに関連して変化します。蓄積された電荷が大きいほど、電界は高くなります。

点滅とストライキ

特定の著名な構造物は、頻繁な落雷を引き付けることがよくあります。トロントCNタワーは、毎年夏に何度も打たれます。

最もよく研​​究され理解されている雷の形態は、雲から地面(CG)への雷です。より一般的ですが、クラウド内(IC)およびクラウドツークラウド(CC)フラッシュは、クラウド内で監視する「物理的」ポイントがないため、調査が非常に困難です。また、雷が同じ点に繰り返し一貫して当たる確率が非常に低いため、CGの頻度が高い領域でも科学的な調査は困難です。

カリフォルニア州モハーベ砂漠での雲から地面への落雷
クラウド内フラッシュ。雲の中の稲妻が雲全体を照らします。

稲妻のリーダー

下向きのリーダーは地球に向かって移動し、それが進むにつれて分岐します。
青で示されている正と赤で示されている負の2人のリーダーの接続によって引き起こされた落雷

よく理解されていないプロセスでは、「リーダーと呼ばれるイオン化された空気の双方向チャネルが、雷雲の反対に帯電した領域間で開始されます。リーダーは、リーダーの先端の電荷と反対の電荷を持つ領域を通って伝播するか、そうでなければ引き付けられるイオン化ガスの導電性チャネルです。双方向リーダーの負の端は、クラウド内の正の電荷領域(ウェルとも呼ばれます)を満たし、正の端は負の電荷を満たします。リーダーはしばしば分裂し、木のようなパターンで枝を形成します。[34]さらに、ネガティブなリーダーと一部のポジティブなリーダーは、「ステッピング」と呼ばれるプロセスで不連続に移動します。結果として生じるリーダーのぎくしゃくした動きは、稲妻のスローモーションビデオで簡単に観察できます。

リーダーの一方の端が、もう一方の端がまだアクティブである間に、反対に帯電したウェルを完全に満たす可能性があります。これが発生すると、井戸を埋めたリーダーエンドが雷雲の外側に伝播し、雲から空へのフラッシュまたは雲から地面へのフラッシュのいずれかが発生する可能性があります。典型的な雲から地面へのフラッシュでは、双方向リーダーが雷雲の主な負電荷領域と下正電荷領域の間で開始します。弱い正電荷領域は、負のリーダーによってすばやく満たされ、負のリーダーは誘導充電された地面に向かって伝播します。

正と負に帯電したリーダーは反対方向に進み、雲の中を上向きに進み、地球に向かってになります。両方のイオンチャネルは、それぞれの方向に、いくつかの連続した噴出で進行します。各リーダーは、先頭の先端でイオンを「プール」し、1つ以上の新しいリーダーを撃ち出し、一時的に再びプールして荷電イオンを濃縮し、次に別のリーダーを撃ちます。ネガティブリーダーは、下に向かうにつれて伝播と分裂を続け、地球の表面に近づくにつれてスピードを上げることがよくあります。

「プール」間のイオンチャネル長の約90%は、長さが約45 m(148フィート)です。[35]イオンチャネルの確立には、数十マイクロ秒以内に発生する放電と比較して、比較的長い時間(数百ミリ秒がかかります。電流の数十または数百で測定されたチャネルを確立するために必要な、アンペアは、実際の放電中に後続の電流によって矮小化されています。

稲妻のリーダーの開始はよく理解されていません。雷雲内の電界強度は、通常、このプロセスを単独で開始するのに十分な大きさではありません。[36]多くの仮説が提案されています。ある仮説では、相対論的電子のシャワーは宇宙線によって生成され暴走破壊と呼ばれるプロセスを介してより高速に加速されると仮定しています。これらの相対論的電子が衝突して中性空気分子をイオン化すると、リーダーの形成が始まります。別の仮説は、細長い水滴または氷の結晶の近くに形成される局所的に増強された電界を含む。[37] パーコレーション理論、特に偏ったパーコレーションの場合、[38] [必要な説明]は、落雷と同様の接続構造の進化を生み出すランダム接続現象について説明しています。

上向きストリーマー

階段状のリーダーが地面に近づくと、地面に反対の電荷が存在することで電界の強度が高まります電界は、樹木や高層ビルなど、雷雲の基部に最も近い上部の接地されたオブジェクトで最も強くなります。電界が十分に強い場合、正または上向きのストリーマーと呼ばれる正に帯電したイオンチャネルがこれらの点から発生する可能性があります。これは、ハインツカセミルによって最初に理論化されました。[39] [40] [41]

負に帯電したリーダーが接近し、局所的な電界強度が増加すると、すでにコロナ放電 発生している接地されたオブジェクトがしきい値超え、上向きのストリーマーを形成します。

添付ファイル

下向きのリーダーが利用可能な上向きのリーダーに接続すると、アタッチメントと呼ばれるプロセスで、低抵抗のパスが形成され、放電が発生する可能性があります。取り付けられていないストリーマーがはっきりと見える写真が撮影されています。取り付けられていない下向きのリーダーは、分岐した稲妻にも見られます。それらは、地球に接続されているように見えるかもしれませんが、いずれも地球に接続されていません。高速ビデオでは、進行中の添付プロセスを表示できます。[42]

放電

戻りストローク

フランスのトゥールーズ見られる、放電プロセス中の稲妻のさまざまな部分を示す高速度写真

導電性チャネルが雲の負電荷過剰とその下の正表面電荷過剰の間のエアギャップを埋めると、雷チャネル全体の抵抗が大幅に低下します。電子は急速に加速し、その結果、付着点から始まるゾーンが、光速の最大3分の1でリーダーネットワーク全体に広がります。[43]これは「リターンストローク」であり、雷放電の中で最も明るく目立つ部分です。

大きな電荷がプラズマチャネルに沿って雲から地面に流れ、電子がストライクポイントから周囲の領域に流れるときに正の地面電荷を中和します。この巨大な電流のサージは、地面の表面に沿って大きな半径方向の電圧差を生み出します。ステップポテンシャルと呼ばれる[要出典]は、ストライキ自体よりも、人々のグループや他の動物の負傷や死亡の原因となっています。[44]電気は、利用可能なあらゆる経路をたどります。[45] このようなステップ電位は、しばしば片方の脚を通って別の脚に流れ出し、落雷の近くに立っている不運な人間または動物を感電死させます。

リターンストロークの電流は、「負のCG」雷と呼ばれることが多い、一般的な負のCGフラッシュで平均30キロアンペアです。場合によっては、地面から雲(GC)への稲妻の閃光は、嵐の下の地面の正に帯電した領域から発生することがあります。これらの放電は通常、通信アンテナなどの非常に高い構造物の上部から発生します。戻りストローク電流が移動する速度は、約100,000 km / s(光速の3分の1)であることがわかっています。[46]

リターンストローク中に発生する大量の電流と、それが発生する速度(マイクロ秒単位で測定)が組み合わさって、完成したリーダーチャネルが急速に過熱され、導電性の高いプラズマチャネルが形成されます。戻りストローク中のプラズマのコア温度は50,000Kを超える可能性があり、鮮やかな青白の色で放射されます。電流が流れなくなると、チャネルは数十ミリ秒または数百ミリ秒にわたって冷却されて散逸し、多くの場合、光るガスの断片化されたパッチとして消えます。戻りストローク中のほぼ瞬間的な加熱により、空気が爆発的に膨張し、雷のように聞こえる強力な衝撃波が発生します。

再ストライク

高速ビデオ(フレームごとに調べた)は、ほとんどのネガティブCGライトニングフラッシュが3または4の個別のストロークで構成されていることを示していますが、30ものストロークがある場合もあります。[47]

クラウド内の他の帯電領域が後続のストロークで放電されるため、各再ストライクは比較的長い時間(通常は40〜50ミリ秒)で区切られます。再ストライクは、しばしば顕著な「ストロボライト」効果を引き起こします。[48]

複数のリターンストロークが同じ稲妻チャネルを利用する理由を理解するには、正のリーダーの動作を理解する必要があります。これは、通常のグラウンドフラッシュが、負のリーダーと地面との接続に続いて効果的になります。ポジティブリーダーはネガティブリーダーよりも急速に衰退します。よく理解されていない理由により、双方向リーダーは、ネガティブエンドがリーダーネットワークの再イオン化を試みる、崩壊したポジティブリーダーの先端から開始する傾向があります。これらのリーダーは、反動リーダーとも呼ばれ、通常、形成後すぐに崩壊します。彼らがなんとかメインリーダーネットワークの導電性部分と接触すると、リターンストロークのようなプロセスが発生し、ダーツリーダーが発生します元のリーダーの長さの全部または一部を移動します。地面とのつながりを作るダーツリーダーは、その後のリターンストロークの大部分を引き起こすものです。[49]

連続する各ストロークの前に、最初の戻りストロークよりも立ち上がり時間が速いが振幅が小さい中間ダーツリーダーストロークがあります。後続の各ストロークは通常、前のストロークで使用された放電チャネルを再利用しますが、風が高温チャネルを変位させるため、チャネルは前の位置からオフセットされる場合があります。[50]

反動とダーツリーダーのプロセスは負のリーダーでは発生しないため、後続のリターンストロークでは、この記事の後半で説明する正のグラウンドフラッシュで同じチャネルを使用することはめったにありません。[49]

フラッシュ中の過渡電流

典型的な負のCG雷放電内の電流は、1〜10マイクロ秒でピーク値まで非常に急速に上昇し、その後50〜200マイクロ秒でゆっくりと減衰します。稲妻内の電流の一時的な性質により、地上の構造物を効果的に保護するために対処する必要のあるいくつかの現象が発生します。急速に変化する電流は、ホースを通る水のように導体全体を「流れる」直流とは異なり、いわゆる表皮効果導体の表面を伝わる傾向があります。したがって、施設の保護に使用される導体は、小さなワイヤーが一緒に織り込まれた、複数のより線になる傾向があります。これにより、バンドルの総表面積が個々のストランドの半径に反比例して増加し、合計が固定されます。断面積

急速に変化する電流は、イオンチャネルから外側に放射する電磁パルス(EMP)も生成しますこれはすべての放電の特徴です。放射されたパルスは、原点からの距離が大きくなるにつれて急速に弱まります。ただし、電力線、通信線、金属パイプなどの導電性要素を通過すると、電流が誘導されてその終端まで外向きに流れる可能性があります。サージ電流はサージインピーダンスに反比例します。インピーダンスが高いほど、電流は低くなります。[51]これは、多くの場合、繊細な電子機器電化製品、または電気モーターの破壊をもたらすサージです。これらのラインと並列に接続されたサージプロテクタ(SPD)または過渡電圧サージサプレッサ(TVSS)と呼ばれるデバイスは、落雷の過渡的な不規則な電流を検出し、その物理的特性を変更することにより、スパイクを接続された接地にルーティングします。機器を損傷から保護します。

タイプ

雷の3つの主要なタイプは、フラッシュチャネルの「開始」ポイントと「終了」ポイントによって定義されます。

  • 雲内(IC)または雲内の雷は、単一の雷雲ユニット内で発生します。
  • Cloud-to-Cloud(CC)またはInter-cloud lightningは、2つの異なる「機能的な」雷雲ユニット間で開始および終了します。
  • 雲から地面への(CG)雷は、主に雷雲で発生し、地球の表面で終了しますが、逆方向、つまり地面から雲へと発生する場合もあります。

「ポジティブ」と「ネガティブ」のCGフラッシュなど、それぞれに共通する異なる物理的特性を測定できるさまざまなタイプのバリエーションがあります。特定の雷イベントを説明するために使用される異なる一般名は、同じイベントまたは異なるイベントに起因する場合があります。

雲から地面へ(CG)

雲から地面への雷

Cloud-to-Ground(CG)雷は、雷雲と地面の間の雷放電です。それは、雲から降りる階段状のリーダーによって開始され、地面から上がるストリーマーが出会う。

CGは最も一般的ではありませんが、すべてのタイプの雷の中で最もよく理解されています。物理的な物体、つまり地球で終わり、地上の機器で測定するのに適しているため、科学的に研究する方が簡単です。雷の3つの主要なタイプの中で、それは地球を終わらせるか「打つ」ので、生命と財産に最大の脅威をもたらします。

フラッシュと呼ばれる全体的な放電は、予備的な故障、ステップリーダー、接続リーダー、リターンストローク、ダーツリーダー、およびその後のリターンストロークなどの多くのプロセスで構成されます。[52]地面の導電率は、地面、淡水、塩水など、雷の放電率に影響を与える可能性があり、したがって目に見える特性に影響を与える可能性があります。[53]

正と負の稲妻

雲から地面への(CG)雷は、雲と地面の間従来の電流の方向によって定義されるように、正または負のいずれかです。ほとんどのCG雷は負です。つまり、負の電荷が地面に移動し、電子が雷チャネルに沿って下向きに移動します(通常、電流は地面から雲に流れます)。逆は、電子が稲妻チャネルに沿って上向きに移動し、正の電荷が地面に転送される正のCGフラッシュで発生します(通常、電流は雲から地面に流れます)。正の落雷は負の落雷ほど一般的ではなく、平均してすべての落雷の5%未満を占めます。[54]

青からボルト明らかから開始するように見えるが、上記乱空落雷アンビル雲直接地面に雲を介してプラズマのボルトを駆動します。それらは通常極性が負であるという事実にもかかわらず、一般に正のフラッシュと呼ばれます。

正の雷の形成をもたらすと理論化された6つの異なるメカニズムがあります。[55]

  • 雷雲の上部の正電荷領域を変位させ、それを下の地面にさらす垂直ウィンドシア。
  • 雷雨の消散段階で低電荷領域が失われ、一次正電荷領域が残ります。
  • 雷雲内の電荷領域の複雑な配置。事実上、主な負の電荷領域が主な正の電荷領域の下ではなく上にある逆双極子または逆三極子になります。
  • 雷雲の異常に大きい低い正電荷領域。
  • 拡張されたネガティブリーダーをその原点からカットオフします。これにより、アンビルクローラーのスパイダーフラッシュで一般的に見られる、ポジティブエンドが地面に当たる新しい双方向リーダーが作成されます。
  • ICライトニングフラッシュからの下方の正の分岐の開始。

一般に信じられていることとは反対に、正の稲妻必ずしもアンビルまたは上部の正電荷領域から発生し、雷雨の外側の雨のない領域を攻撃するわけではありませ。この信念は、稲妻のリーダーは単極であり、それぞれの電荷領域から発生するという時代遅れの考えに基づいています。[要出典]

正の落雷は、負の落雷よりもはるかに激しい傾向があります。負の稲妻の平均的なボルトは、30,000アンペア(30 kA)の電流を運び、15クーロン電荷と1ギガジュールエネルギーを伝達します。正の稲妻の大きなボルトは、最大120kAおよび350Cを運ぶことができます。[56]平均的な正の接地フラッシュは、一般的な負のフラッシュの約2倍のピーク電流を持ち、最大400kAのピーク電流と数百クーロンの電荷を生成できます。 。[57] [58]さらに、高いピーク電流を伴う正の接地フラッシュの後には、通常、長い連続電流が続きます。これは、負の接地フラッシュでは見られない相関関係です。[59]

それらのより大きな力の結果として、正の落雷は負の落雷よりもかなり危険です。正の雷は、より高いピーク電流とより長い継続電流の両方を生成し、表面をはるかに高いレベルに加熱できるようにして、火災が発生する可能性を高めます。正の雷が澄んだ空気を通って伝播する可能性のある長距離は、それらが「青からのボルト」として知られている理由を説明し、観測者に警告を与えません。

これら[説明が必要]は正電荷領域から発生しているように見えるため、正の落雷であるという一般的な誤解にもかかわらず、観測によると、これらは実際には負の閃光であることが示されています。それらは、ICが雲の中で点滅するときに始まり、次に負のリーダーが正の電荷領域から雲を出てから、澄んだ空気を通って伝播し、少し離れた地面に衝突します。[60] [61]

正の雷は、背の高い構造物の上部から上向きの稲妻の発生を引き起こすことも示されており、地上数十キロメートルのスプライトの開始に大きく関与しています。正の雷はでより頻繁に発生する傾向がある冬の嵐のように、雷雪激しい中、竜巻[62]との散逸段階で雷雨[63]大量の超低周波(ELF)および超低周波(VLF)の電波も生成されます。[64]

クラウドツークラウド(CC)およびイントラクラウド(IC)

落雷は、地面に接触することなく、雲の領域間で発生する可能性があります。2つの別々のクラウド間で発生する場合、クラウド(CC)またはクラウド間ライトニングと呼ばれます。単一の雲内の電位が異なる領域間で発生する場合、それは雲内(IC)雷として知られています。IC雷は最も頻繁に発生するタイプです。[63]

IC雷は、最も一般的には、特定の雷雨の上部アンビル部分と下流の間で発生します。この稲妻は、夜に遠く離れた場所で、いわゆる「シート雷として観測されることがありますそのような場合、観察者は雷を聞くことなく一瞬の光だけを見るかもしれません。

雲-雲または雲-雲-地面の雷に使用される別の用語は「アンビルクローラー」です。これは、通常、アンビルの下または内部で発生し、雷雨の上部の雲の層をスクランブリングして、劇的な複数の分岐を生成することが多い電荷の習慣によるものです。ストローク。これらは通常、雷雨が観測者を通過するか、減衰し始めるときに見られます。最も鮮やかなクローラーの動作は、広範囲にわたるリアアンビルのせん断を特徴とする十分に発達した雷雨で発生します。

観測変動

テキサス州レッドウォーターの南にあるライトパットマン湖の上のアンビルクローラーは、寒冷前線に関連する広い雨域の裏側にあります。
  • アンビルクローラーライトニングスパイダーライトニングと呼ばれることもありますリーダーが成熟した雷雨の水平方向に広がる電荷領域、通常はメソスケールの対流系の層状領域を伝播するときに作成されます。これらの放電は通常、対流領域内で発生するIC放電として始まります。次に、負のリーダー端は、層状領域の前述の電荷領域に十分に伝播します。リーダーが長くなりすぎると、複数の双方向リーダーに分離する可能性があります。これが発生すると、分離されたリーダーの正の端が、正のCGフラッシュとして地面にぶつかったり、雲の下側を這ったりして、空を這う稲妻の壮大な表示を作成する場合があります。この方法で生成されたグラウンドフラッシュは、大量の電荷を転送する傾向があり、これにより、上向きの稲妻フラッシュや高層雷がトリガーされる可能性があります。[49]
  • 大気電気現象である可能性があり、その物理的性質についてはまだ議論の余地があります。この用語は、エンドウ豆の大きさから直径数メートルまで変化する、通常は球形明るい物体の報告を指します。 [65]雷雨関連することもありますが、ほんの一瞬しか続かない稲妻とは異なり、球電は何秒も続くと報告されています。球電は目撃者によって説明されていますが、気象学者によって記録されることはめったにありません [66] [67]自然な球電に関する科学的データは、その頻度が低く、予測不可能であるため、ほとんどありません。その存在の推定は、報告された公の目撃に基づいており、したがって、いくぶん一貫性のない発見を生み出しました。野生動物レンジャーのブレット・ポーター[68]は、1987年にオーストラリアのクイーンズランドで写真を撮ったと報告しました。

  • ビーズライトニングは、パールライトニング、チェーンライトニング、perlschnurblitz、éclairenchapeletとも呼ばれ、[69]は、チャネルの明るさがセグメントに分割されるライトニングチャネルの減衰段階です。[70]ほぼすべての雷放電は、戻りストロークの直後にチャネルが冷却されるときにビーディングを示します。これは、雷の「ビードアウト」段階と呼ばれることもあります。 「ビーズ雷」は、それ自体が一種の雷ではなく、通常の雷放電の段階であることがより適切です。稲妻チャネルのビーディングは通常、小規模な機能であるため、多くの場合、観測者/カメラが稲妻に近い場合にのみ明らかになります。[71]
ハワイのマウナケア山頂から見た巨大なジェット機
  • 晴天の雷とは、それを生成するのに十分なほど近くに見かけの雲がない状態で発生する雷のことです。米国とカナダのロッキー山脈では、雷雨が隣接する谷にあり、稲妻が当たる谷からは視覚的または聴覚的に観測できない場合があります。ヨーロッパとアジアの山岳地帯でも同様のイベントが発生します。また、、大きな湖、平原などの地域では、ストームセルが地平線近く(26kmまたは16マイル以内)にある場合、遠方の活動が発生する可能性があり、ストライキが発生する可能性があります。ストライキは青からのボルトと呼ばれます。[72]これらの点滅は通常、負のリーダーが雲を出てかなり離れた地面に当たる前に、通常のICの稲妻が点滅するときに始まります。[60] [61]正の晴天ストライキは、上部の正電荷領域が降水領域から水平方向に変位する高度にせん断された環境で発生する可能性があります。[73]
  • 雲から空への稲妻は、双方向リーダーの一方の端が雲から出る稲妻の閃光ですが、地面の閃光にはなりません。このようなフラッシュは、失敗したグラウンドフラッシュと考えることができます。ブルージェットと巨大ジェットは、雷雨の頂上からリーダーが発射される、雲から空へ、または雲から電離層への稲妻の一種です。
  • クラウンフラッシュは、雷雲のクラウンが明るくなり、オーロラのようなストリーマーが澄んだ大気に放出されることを伴う稲妻のフラッシュです。
  • ドライライトニングは、オーストラリア、カナダ、および米国で、表面に降水がない状態で発生する雷に使用されていますこのタイプの雷は、山火事の最も一般的な自然の原因です[74] Pyrocumulus雲は、それが積乱雲によって生成されたのと同じ理由で稲妻を生成する[要出典]

  • フォーク雷は展示がその経路の分岐ことクラウド対接地雷です。
  • 熱雷は、雷が聞こえないほど遠くに発生するため、認識できるが発生しないように見える稲妻です。音波は、観察者に到達する前に消散します。[75]

  • リボン雷は、強い横風と複数の戻りストロークを伴う雷雨で発生します。風は、連続する各戻りストロークを前の戻りストロークの片側にわずかに吹き、リボン効果を引き起こします。[76]

  • ロケット雷は、一般に水平で雲底にある雲の放電の一形態であり、発光チャネルが視覚的に分解可能な速度で、しばしば断続的に空中を進むように見えます。[77]

  • シートライトニングは、実際の放電経路が隠れているか、離れすぎているために、雲の表面が拡散して明るくなる、雲から雲への稲妻です。稲妻自体は観客には見えないので、閃光または一枚の光のように見えます。稲妻は、個々の閃光を識別するには遠すぎる可能性があります。

  • スムーズなチャンネル雷は、ほとんどの雷チャネルのギザギザの外観とは対照的に、目に見える分岐がなく、滑らかな曲線の線のように見える、雲から地面への落雷のタイプを指す非公式の用語です。これらは、米国中北部の激しい雷雨の対流域またはその近くで一般的に観測される正の雷の一種です。この地域の激しい雷雨は、主な正の電荷領域が主な負の電荷領域の上ではなく下に位置する「逆三極」電荷構造を獲得し、その結果、これらの雷雨は主に正の雲から雷雨。 「スムーズチャネル雷」という用語は、地面から雲への上方への雷の点滅に起因する場合もあります。これは一般的に、背の高い構造物から上向きのポジティブリーダーによって開始されるネガティブフラッシュです。

  • スタッカートライトニングは、雲から地面へのライトニング(CG)ストライクであり、短時間のストロークであり、(常にではありませんが)単一の非常に明るいフラッシュとして表示され、かなりの分岐があります。[78]これらは、回転する雷雨メソサイクロン近くの視覚的な金庫領域でしばしば見られ、雷雨の上昇気流の激化と一致します。小さな領域での短い閃光からなる同様の雲から雲へのストライキは、ブリップのように見え、回転する上昇気流の同様の領域でも発生します。[79]
このCGは非常に短時間で、高度に分岐したチャネルを示し、非常に明るく、テキサス州ニューボストン近郊のスタッカート雷であったことを示しています。

  • スーパーボルトは、100ギガジュール[100 GJ]を超えるソースエネルギーを持つストライキとしてかなり大まかに定義されます(ほとんどの落雷は約1ギガジュール[1 GJ]で発生します)。この規模のイベントは、240回のストライキに1回の頻度で発生します。これらは通常の落雷と明確に区​​別されるものではなく、単に連続体の最上端を表しています。一般的な誤解とは異なり、スーパーボルトは正または負の電荷を帯びることがあり、電荷比は「通常の」雷の電荷比に匹敵します。[80] [81] [82]

  • 交感雷は、が長距離にわたって緩く調整される傾向です。宇宙から見た場合、放電はクラスターで表示される可能性があります。[83] [84] [85] [説明が必要]
  • 上向きの稲妻または地面から雲への稲妻は、接地されたオブジェクトの上部から発生し、このポイントから上向きに伝播する稲妻です。このタイプの稲妻は、先行する稲妻の閃光によってトリガーされる場合もあれば、完全に単独で開始される場合もあります。前者は一般に、クモの雷が発生する地域で見られ、複数の接地された物体が同時に関与する場合があります。[86]後者は通常、寒い季節に発生し、雷雪イベントで支配的な雷タイプである可能性があります。[87]

効果

落雷

オブジェクトへの影響

落雷による幹と樹皮の間の爆発的な蒸気圧が白樺の樹皮を吹き飛ばした

落雷を受けた物体は、非常に大きな熱と磁力を経験します。木を流れる稲妻の流れによって発生する熱は、樹液を蒸発させ、幹を破裂させる蒸気爆発を引き起こす可能性があります。雷が砂質土壌を通過すると、プラズマチャネルを取り巻く土壌が溶けて、閃電岩と呼ばれる管状構造を形成する可能性があります。

建物や車両への影響

雷が地面への妨げのない経路を探すため、雷が当たった建物や背の高い構造物が損傷する可能性があります。地面に落雷を安全に行うことにより、通常は少なくとも1本の避雷針を組み込んだ落雷保護システムにより、重大な物的損害の可能性を大幅に減らすことができます。

航空機は金属製の胴体のために打撃を受けやすいですが、落雷は一般的に危険ではありません。[88]アルミニウム合金の導電性により、胴体はファラデーケージとして機能します。

動物への影響

落雷した人の90%は生き残っていますが、[89]落雷した動物(人間を含む)は、内臓や神経系の損傷により重傷を負う可能性があります。

その他の効果

雷は、空気中の二原子窒素を硝酸塩に酸化することにより窒素循環において重要な役割を果たします。硝酸塩は、雨によって沈着し、植物や他の生物の成長を促進する可能性があります。[90] [91]

サンダー

地上の雷の静電放電は、放電チャネルの長さに沿って空気をプラズマ温度に短時間で過熱するため、運動論では、気体分子は圧力が急激に上昇し、雷から外側に向かって膨張し、雷のように聞こえる衝撃波を生成します。。音波は単一の点光源からではなく、稲妻の経路の長さに沿って伝播するため、音源からの観測者からの距離が変化すると、ローリングまたはゴロゴロ効果が発生する可能性があります。音響特性の知覚は、音響エコーによる、雷チャネルの不規則でおそらく分岐した形状などの要因によってさらに複雑になります。地形から、そして落雷の通常のマルチストローク特性によって。

光は約300,000,000m / s(980,000,000 ft / s)で移動しは約343 m / s(1,130 ft / s)で空中を移動します。観測者は、目に見える稲妻とそれが生成する可聴雷の間の間隔を計ることによって、ストライキまでの距離を概算できます。雷の1秒前の稲妻の距離は約343m(1,125フィート)です。 3秒の遅延は、約1kmまたは0.62マイル(3×343 m)の距離を示します。雷の前に5秒間点滅すると、距離は約1.7kmまたは1.1マイル(5×343 m)になります。その結果、非常に近い距離で観測された落雷は、突然の雷鳴を伴い、知覚できる時間の経過はほとんどなく、オゾンの臭いを伴う可能性があります(O3)。

十分な距離にある稲妻が見えたり聞こえなかったりすることがあります。雷雨が約32km(20 mi)移動するのに対し、雷雨は160 km(100 mi)以上で見られるというデータがあります。ちなみに、「嵐は真上または万能でしたが、雷はありませんでした」と言う人の例はたくさんあります。雷雲は最大20kmの高さになる可能性があるため、[92]雲の高い位置で発生する雷は近くに見えるかもしれませんが、実際には遠すぎて目立った雷を発生させることはできません。

ラジオ

雷放電は、無線周波数パルスを生成します。このパルスは、発生源から数千キロメートル離れた場所で、空電信号およびホイッスラーとして受信できます。

高エネルギー放射線

生産X線雷のボルトによっては、理論的には、1925年には早くも予測された[93]が、証拠は、2001/2002まで発見されなかった[94] [95] [96]ときの研究者鉱山のニューメキシコ研究所テクノロジーは、嵐の雲に打ち込まれたロケットの後ろに引きずられた接地されたワイヤーに沿って誘発された落雷からのX線放射を検出しました。同じ年にフロリダ大学フロリダ工科大学研究者たちは、北フロリダの雷研究施設で一連の電界とX線検出器を使用して、階段状のリーダーの伝播中に自然の雷が大量のX線を生成することを確認しました。雷の温度が低すぎて観測されたX線を説明できないため、X線放射の原因はまだ研究の問題です。[97] [98]

宇宙ベースの望遠鏡による多くの観測は、さらに高いエネルギーのガンマ線放出、いわゆる地上ガンマ線フラッシュ(TGF)を明らかにしました。これらの観察は、特に雷で生成された反物質の明確な特徴の最近の発見により、現在の雷の理論に挑戦をもたらします。[99]最近の研究では、電子陽電子中性子陽子など、これらのTGFによって生成される二次種は、最大数十MeVのエネルギーを得ることができることが示されています。[100] [101]

オゾンと窒素酸化物

雷によって生成される非常に高い温度は、オゾン窒素酸化物の大幅な局所的増加につながります。温帯および亜熱帯地域での各稲妻の閃光は、平均して7kgのNOxを生成します。[102]対流圏雷の影響は30%、90%及びオゾンによりNOxを増加させることができます。[103]

火山

火山性物質が大気中に高く押し出されると、雷が発生する可能性があります。

火山活動は、さまざまな方法で雷に優しい状態を生み出します。大量の粉砕された物質とガスが爆発的に大気中に放出され、粒子の密なプルームが生成されます。火山プルーム内の灰の密度と一定の動きは、摩擦相互作用(摩擦帯電)によって電荷を生成し、雲がそれ自体を中和しようとするときに非常に強力で非常に頻繁な閃光をもたらします。通常の雷雲の水に富む電荷生成ゾーンとは異なり、固体物質(灰)の含有量が多いため、ダーティサンダーストームと呼ばれることがよくあります。

  • プリニウス・ザ・ヤンガーによる西暦79年のベスビオ火山の噴火までさかのぼって、強力で頻繁な閃光が火山の噴煙で目撃されています[104]
  • 同様に、火山の側面の通気口から発生する蒸気と灰は、長さ2.9km以上のより局所的で小さな閃光を生成する可能性があります。
  • 新しく押し出されたマグマの近くで最近記録された、小さくて短時間の火花は、大気に入る前に物質が高度に帯電していることを証明しています。[105]

火山灰の噴煙が氷点下まで上昇すると、氷の粒子が形成されて灰の粒子と衝突し、帯電を引き起こします。雷はどの爆発でも検出できますが、灰の中の氷粒子による追加の帯電の原因により、より強い電界と検出可能な雷の発生率が高くなる可能性があります。雷は、危険な噴火を検出するための火山監視ツールとしても使用されます。[106]

火の稲妻

2019〜20年のオーストラリアの山火事シーズン見られるような激しい森林火災は、雷やその他の気象現象を引き起こす可能性のある独自の気象システムを作成する可能性があります。[107]火からの激しい熱により、煙のプルーム内で空気が急速に上昇し、パイロクムロニンバスが形成されます。この乱流で上昇する空気によって、より冷たい空気が引き込まれ、プルームを冷却するのに役立ちます。上昇するプルームは、高高度での低気圧によってさらに冷却され、その中の水分が凝縮して雲になります。パイロクムロニンバス雲は不安定な大気の中で形成されます。これらの気象システムは、ドライライトニング、火災竜巻、強風、および汚れた雹を生み出す可能性があります。[107]

地球外生命体

木星土星などの他の惑星大気内で雷が観測されています地球上の少数派ではありますが、木星ではスーパーボルトが一般的であるように見えます。

金星の稲妻は、何十年にもわたる研究の後、物議を醸している主題となっています。1970年代と1980年代のソビエトベネラと米国パイオニアのミッション中に、雷が上層大気に存在する可能性があることを示唆する信号が検出されました。[108] 1999年の金星カッシーニ-ホイヘンスミッションのフライバイは雷の兆候を検出しなかったが、観測ウィンドウはほんの数時間しか続かなかった。宇宙船ビーナスエクスプレス(2006年4月に金星の周回を開始した)によって記録された無線パルスは、金星の雷から発生する可能性があります。

人間関連の現象

  • 飛行機雲も雷にわずかな影響を与えることが観察されています。飛行機の水蒸気密度の高い飛行機雲は、落雷が続くイオン経路の確立に何らかの影響を与える、大気を通るより低い抵抗経路を提供する可能性があります。[109]
  • ロケットの排気プルームは、離陸直後にアポロ12号のロケットに衝突するのを目撃したときに、雷の経路を提供しました
  • 熱核爆発は、電気伝導のための追加の材料と非常に乱れた局所的な大気を提供することによって、キノコ雲内で稲妻の閃光を引き起こすのが見られました。さらに、大規模な核爆発からの強いガンマ線は、コンプトン散乱によって周囲の空気に強い電荷を帯びた領域を発達させる可能性があります。強く帯電した空間電荷領域は、デバイスが爆発した直後に複数の晴天の雷放電を生成します。[110]

科学的研究

稲妻の科学は劇症学と呼ばれています

プロパティ

雷は、長いストロークのさまざまな部分からの音がわずかに異なる時間に到着するため、ローリングとして聞こえ、徐々に消散するランブルです。[111]

局所的な電界が湿った空気の絶縁耐力(1メートルあたり約3メガボルト)を超えると、放電によってストライキが発生し、同じ経路から分岐する相応の放電が続くことがよくあります。電荷が雷に達する原因となるメカニズムは、依然として科学的調査の問題です。[112] [113] 2016年の調査では、絶縁破壊が関係していることが確認されました。[114]雷は、湿気で満たされた暖かい空気が電界を循環することによって引き起こされる可能性があります[115]氷または水の粒子は、ヴァンデグラフ起電機のように電荷を蓄積します。[116]

フロリダ大学の研究者らは、観察された10回の点滅の最終的な一次元速度が1.0の間であったことが分かっ× 10 5および1.4 × 10 6 4.4の平均と、M / S × 10 5 M / S。[117]

検出と監視

博物館の落雷カウンター

雷雨の接近を警告するために発明された最も初期の検出器は、稲妻の鐘でした。ベンジャミン・フランクリンは彼の家にそのような装置を1つ設置しました。[118] [119]検出器は、1742年にアンドリュー・ゴードンによって発明された「電気チャイム」と呼ばれる静電装置に基づいていた

雷放電は、高周波パルスを含む広範囲の電磁放射を生成します。特定の雷放電からのパルスが複数の受信機に到達する時間を使用して、メートルのオーダーの精度で放電の発生源を特定できます。米国連邦政府は、このような雷検知器の全国的なグリッドを構築し、米国大陸全体で雷放電をリアルタイムで追跡できるようにしました[120] [121] さらに、500を超える検出ステーションが所有するプライベートグローバル検知システム愛好家/ボランティアによって運営されており、blitzortung.orgでほぼリアルタイムの稲妻マップを提供しています

地球の電離層導波トラップ電磁VLF -およびELF波動。落雷によって送信された電磁パルスは、その導波管内を伝播します。導波管は分散型です。つまり、それらの群速度は周波数に依存します。隣接する周波数での雷パルスのグループ時間遅延の差は、送信機と受信機の間の距離に比例します。これは、方向探知方法とともに、起点から10,000kmの距離までの落雷の位置を特定することを可能にします。さらに、地球電離層導波路の固有周波数である 約7.5 Hzのシューマン共振を使用して、地球規模の雷雨活動を決定します。[122]

地上での雷検知に加えて、衛星に搭載されたいくつかの機器が雷の分布を観測するために構築されています。これらには、1995年4月3日に打ち上げられたOrbView-1衛星に搭載された光過渡検出器(OTD)と、1997年11月28日に打ち上げられたTRMMに搭載された後続の雷画像センサー(LIS)が含まれます。[123] [124] [125]

2016年から、米国海洋大気庁は、静止軌道雷マッパー(GLM)機器を装備した静止運用環境衛星-Rシリーズ(GOES-R)気象衛星を発売しました。これは、静止軌道の瞬間的な変化を検出できる近赤外線光過渡検出器です。雷の存在を示す光学シーン。[126] [127]雷検知データは、西半球全体の雷活動のリアルタイムマップに変換できます。このマッピング手法は、米国国立気象局によって実装されています[128]

人工的にトリガーされた

  • ロケットでトリガーされる雷は、雷雨の中にワイヤーのスプールを追跡する特別に設計されたロケットを発射することによって「トリガー」することができますロケットが上昇するにつれてワイヤーがほどけ、下降するリーダーを引き付けることができる高台が作成されます。リーダーが取り付けられている場合、ワイヤーは落雷が発生するための低抵抗経路を提供します。ワイヤは戻り電流の流れによって気化され、その場所に真っ直ぐな雷プラズマチャネルを作成します。この方法により、雷の科学的研究をより制御された予測可能な方法で行うことができます。[129]
    フロリダ州キャンプブランディングにある国際雷研究試験センター(ICLRT)は、通常、研究研究でロケットトリガー雷を使用しています。
  • レーザートリガー
    1970年代以降、[130]研究者は、赤外線または紫外線レーザーを使用して落雷を誘発しようと試みました。これにより、雷が地面に伝導されるイオン化ガスのチャネルが作成されます。このような雷のトリガーは、ロケット発射台、電力設備、およびその他の敏感なターゲットを保護することを目的としています。[131] [132] [133] [134] [135]
    米国のニューメキシコ州で、科学者たちは雷を誘発する新しいテラワットレーザーをテストしました。科学者たちは、非常に強力なレーザーから超高速パルスを発射し、数テラワットを雲に送り、この地域の嵐の雲の放電を停止させました。レーザーから送られたレーザービームは、フィラメントとして知られているイオン化された分子のチャネルを作ります雷が地球に当たる前に、フィラメントは雲を通して電気を導き、避雷針の役割を果たします。研究者は、実際の落雷を引き起こすには短すぎる期間を生きたフィラメントを生成しました。それにもかかわらず、雲の中の電気的活動の増加が記録されました。実験を行ったフランスとドイツの科学者によると、レーザーから送信された高速パルスは、要求に応じて落雷を引き起こすことができます。[136]統計分析は、それらのレーザーパルスが実際にそれが向けられた雷雲の電気的活動を強化したことを示した-事実上、それらはプラズマチャネルの位置に位置する小さな局所放電を生成した[137]

身体的症状

米国ワイオミング州にある遺跡の磁場勾配調査中にマッピングされた雷誘起残留磁化(LIRM)。

磁性

電荷の動きは磁場を生成します(電磁気学を参照)。雷放電の強烈な電流は、つかの間の非常に強い磁場を生成します。雷電流経路が岩、土壌、または金属を通過する場合、これらの材料は永久に磁化される可能性があります。この効果は、雷誘起残留磁気、またはLIRMとして知られています。これらの電流は最も抵抗の少ない経路をたどり、多くの場合、表面近くで水平に[138] [139]、時には垂直に進み、断層、鉱体、または地下水がより抵抗の少ない経路を提供します。[140]ある理論は、古代に遭遇した天然の磁石であるロードストーンがこの方法で作成されたことを示唆しています。[141]

雷によって誘発された磁気異常は地面にマッピングでき[142] [143]、磁化された材料の分析により、雷が磁化の原因であることが確認され[144]、雷放電のピーク電流の推定値が得られます。[145]

インスブルック大学の研究によると、プラズマによって生成された磁場は、激しい雷雨から200 m(660フィート)以内にいる被験者に幻覚を引き起こす可能性があります。[146]

太陽風と宇宙線

超高エネルギー宇宙線や太陽風からの太陽粒子によって生成された高エネルギー宇宙線の一部は、大気に入り、空気を帯電させます。これにより、稲妻の経路が作成される可能性があります。[147]

雷と気候変動

全球気候モデルの解像度が低いため、これらの気候モデルで雷を正確に表現することは困難です。これは主に、雷の形成に不可欠な対流と雲氷の必須条件をシミュレートできないためです。Future Climate for Africaプログラムの調査によると、アフリカで対流許容モデルを使用すると、対流性の雷雨と氷粒子の分布をより正確に捉えることができます。この研究は、気候変動が雷の総量をわずかに増加させる可能性があることを示しています。年間の総雷日数は減少しますが、より多くの雲氷とより強い対流は、雷が発生する日に発生するより多くの落雷につながります。[148]

ワシントン大学の研究では、2010年から2020年までの北極圏の雷活動を調べました。北極圏の夏季の脳卒中の比率を全世界の脳卒中と比較すると、時間とともに増加することが観察され、この地域が雷の影響をより強く受けていることがわかります。 。北緯65度を超える脳卒中の割合は、NOAAの地球温度の異常に比例して増加し、異常が0.65°Cから0.95°Cに増加するにつれて3倍に増加することがわかりました[149]。

古雷

Paleolightningは、などの分野で研究古代雷活動の名残を指す歴史的地質学geoarchaeology、及びfulminology。古雷は、地球の過去の雷活動の研究と、地球の歴史において雷が果たした可能性のある役割についての具体的な証拠を提供します。いくつかの研究は、雷活動が地球の初期の大気だけでなく初期の生命の発達にも決定的な役割を果たしたと推測しています。非生物学的プロセスである稲妻は、無機物の酸化と還元を通じて生物学的に有用な物質を生成することがわかっています。[150]雷が地球の大気に与える影響に関する研究は、特に、雷によって生成された硝酸化合物が大気組成と世界の平均気温に及ぼすフィードバックメカニズムに関して、今日も続けられています。[151]

一般に落雷の瞬間的な性質を考えると、地質学的記録で雷活動を検出することは難しい場合があります。しかし、フルグライト、ガラス状のチューブ状、クラスト状、又は不規則mineraloidそのフォーム場合雷ヒューズ石英砂バイオマス、又はcalicheは、世界中の電気活性領域に流行しているとしないの証拠を提供します過去の雷活動だけでなく、対流のパターンも[152] 雷チャネルは地面に電流運ぶので、雷は磁場を生成する可能性があります同様に。雷磁気異常は、ある地域での雷活動の証拠を提供することができますが、これらの異常は、存在する自然磁場を偽装するため、岩石タイプの磁気記録を調べる人にとってしばしば問題になります。[153]

文化と宗教において

宗教と神話

多くの文化では、稲妻は神の一部またはそれ自体が神の一部と見なされてきました。これらは、ギリシャの神 ゼウスアステカの神トラロックマヤの 神Kスラヴ神話ペルーンバルト Pērkons /ペルクナストール北欧神話ウッコフィンランド神話ヒンドゥー教の神インドラ、と神道の神雷神を[154]アフリカの伝統的な宗教ではバントゥー族、稲妻は神々の怒りのしるしです。で詩ユダヤ人の宗教とにおけるイスラム教はまた、雷に超自然的な重要性を帰します。では、キリスト教再臨イエスは雷と比較されます。[マタイ24:27] [ルカ17:24]

表現とことわざ

「稲妻が(同じ場所で)2回打つことはない」という表現は、「一生に一度」の機会、つまり一般的にありそうもないと考えられている機会の流れの中で「機会が2回ノックすることはない」に似ています。雷は頻繁に発生し、特定の地域ではさらに発生します。さまざまな要因によって特定の場所での落雷確率変わるため、繰り返しの落雷の確率は非常に低くなります(ただし、不可能ではありません)。[155] [156]同様に、「青からのボルト」はまったく予想外のことを指し、「雷に打たれた人」は、誰かが一生に一度、印象的で突然の雷を体験するための想像的または喜劇の比喩です。 -スピードの啓示、エピファニー悟り

フランス語、イタリア語、「一目で愛」の表現であるクーデターデfoudrecolpoジfulmine、それぞれ、文字通り「落雷」と翻訳います。一部のヨーロッパ言語には、(一般的な雷とは対照的に)地面に当たる雷を表す別の単語があります。多くの場合、それは英語の単語「rays」の同族語です。オーストラリアで最も有名なサラブレッド種の馬、ファーラップの名前は、Zhuangタイ語で雷を意味する共通の言葉に由来しています。[157]

政治的および軍事的文化

イリイーの元紋章に描かれた2つの稲妻

紋章学の稲妻は落雷呼ばれ、尖っていない端を持つジグザグとして示されています。この記号は通常、パワーとスピードを表します。

いくつかの政党のような、権力の象徴として、雷が点滅を使用人民行動党ではシンガポールイギリスファシスト連合1930年代、そして国家州の権限パーティー1950年代に米国で。[158]親衛隊準軍組織の翼ナチ党は、使用シグルーン雷を象徴する彼らのロゴでします。「稲妻戦争」を意味するドイツ語の電撃戦は、第二次世界大戦中のドイツ軍の主要な攻撃戦略でした。

稲妻は、世界中の軍事通信ユニットに共通の記章です稲妻は、信号資産のNATOシンボルでもあります。

アートとデザイン

稲妻は、電動電信やラジオの瞬時の通信機能を表すために使用されます。これは、アールデコデザイン、特に1920年代後半ジグザグアールデコデザインで一般的に使用されていたモチーフでした[159]

稲妻のUnicode記号は☇U+ 2607です。

も参照してください

参考文献

注意事項

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参考文献

パブリックドメイン この記事には、米国海洋大気庁のドキュメント「Understanding Lightning:ThunderstormElectrification」のパブリックドメインの資料が組み込まれて います

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外部リンク