落雷のメカニズム

コズミック　フロント　雷 〜知られざる全貌に迫る〜
によれば

雷というのは火花のこと。電場から火花が出るためには1m^2当たり300万ボルトが必要だが、そのきっかけとなる電場は、その1/10のものでさえ見つからない。
今まで言われている「氷の粒同士の摩擦で静電気が発生する」ではそんな電気量は生まれない。様々な仮説があるが、宇宙線が雷雲に飛び込み電場を増強していると考える・・

とのことでした。下記の疑問を持ちました。

質問１
実験室で雲を作り、その中に宇宙線を入射させて、落雷のような電流を発生させることは可能なのでしょうか？

質問２
地面から雷雲に向かう落雷は、どのようなメカニズムなのでしょうか？
（通常の落雷は、雷雲から地面に向かいますが、その逆の現象のことです。）

について教えてください。

質問者からの補足コメント

• 

  ＞迎え放電のことだが、雲と地面の間に電位差があるからである。
  
  よく考えますと「下向き放電」の場合、「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」により、電子が過剰になって大気の「絶縁破壊」（３万ボルト　１ｃｍ当たり）が起こり、雷の開始になるきっかけとなります。
  
  でも、「上向き放電」の場合、雲の中の電子が不足するはずですが、雷の開始になるきっかけは、どのような仕組みになるのでしょうか？

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2024/08/11 07:51

• 

  図3 落雷の種類
  のーは電子（電流）ですが、＋は何でしょうか？
  
  
  https://www.otowadenki.co.jp/basic4/

    補足日時：2024/08/11 10:25

No.6 ベストアンサー 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/08/10 20:36

１

「電場の増強」なるものがどういう現象を指すのか分からないが、宇宙船は高エネルギー粒子だから周囲の粒子を大いに擾乱することはたしか。
起電のきっかけには十分なりうる。

２
迎え放電のことだが、雲と地面の間に電位差があるからである。
電位差があるのだから、雲から地面に起こるのと同様、地面から雲に電位差の解消行為が行われてもなんら不思議ではない。

この回答へのお礼

有難う御座います。

＞電場の増強」なるものがどういう現象を指すのか分からないが、宇宙船は高エネルギー粒子だから周囲の粒子を大いに擾乱することはたしか。

下記のP6の「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」により大気の「絶縁破壊」（３万ボルト　１ｃｍ当たり）が起こり、雷の開始になるきっかけとなるらしいです。
結果的にＰ９のガンマ線グローを呼ばれる電磁波を測定して、「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」を立証されようとしているみたいです。

そこで疑問なのですが、「相対論的逃走電子なだれ増幅」があろうとなかろうと、巨大な何億ボルトの雷電流が流れたら、大気中の窒素や酸素にぶつかることで、制動放射線（Ｘ線）＝ガンマ線グローが発生する気がします。

従って、ガンマ線グローを測定して、「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」を立証できるのか？と思ってしまいます。
如何でしょうか？


https://www.sci-museum.jp/wp-content/uploads/202 …

＞迎え放電のことだが、雲と地面の間に電位差があるからである。

わかりました。Ｐ５の図３のように雲の下層部に正に帯電したあられが溜まった場合に、雲と地面の間に電位差が発生して、「上向き放電」が起こるかもしれません。

お礼日時：2024/08/11 07:24

No.7 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/08/11 15:05

No.3です。

> 地面の電圧が、局所的に３万ボルト上がるということでしょうか？
そうではなく、雷雲と大地間の電圧差が…、と言う事です。

雷雲の発生から落雷まで、が以下に示されているので、ご参考に。
https://www.janu-s.co.jp/uploads/mail_magazine/2 …

これ以上は、小生には分かりかねます。ご容赦を。

この回答へのお礼

ご回答有難う御座います。

雷雲と大地間の電圧差が重要なのですね。わかりました。

資料拝見させて頂きました。

電磁誘導による雷サージから機器を保護するために、アレスタを取り付けるのです。
でも、雷の強烈な地域では、幾ら対策をしても、壊れるときは壊れて、基板が潰れるのです。
苦い昔の思い出を少しだけ思い出しました。

お礼日時：2024/08/11 15:39

No.5 回答者： isoworld 回答日時： 2024/08/10 19:12

「雷というのは火花のこと。

電場から火花が出るためには1m^2当たり300万ボルトが必要」はウソ・デタラメ・インチキ・フェークです。
そんないい加減な話を前提にしていると、雷撃の実験なんて成功しません。

この回答へのお礼

>ウソ・デタラメ・インチキ・フェークです。

落雷のメカニズムは諸説紛紛しているようです。

下記資料のP６には

雷雲の中で雷はどのようにして開始するのでしょうか。意外に思われるかもしれませんが、雷が開始するきっかけは実はよくわかっていません。
・・・
例えば地上の大気中では１ｃｍあたりおよそ３万ボルトが必要です。コンセントに来ている電圧は１００Ｖですから、数ｃｍであっても絶縁破壊を起こすためには遥かに高い電圧が必要であることがわかります。

と記載があります。それを説明するため「相対論的逃走電子なだれ増幅モデル」という厳めしい理論があるようです。汗。

https://www.sci-museum.jp/wp-content/uploads/202 …

お礼日時：2024/08/10 19:35

No.4 回答者： 真魚 回答日時： 2024/08/10 19:10

雲を作って宇宙線を…というのは難しいと思いますが、人工的な雷は作れます。

学校に10万ボルトだか30万ボルトだかの空中放電実験設備がありました。
小規模な空中放電なら中学校の理科教室の実験器具でもできます。


雷の基礎的な話は下記をどうぞ。
他の動画コンテンツやパンフレットもあります。

電力中央研究所
雷のふしぎ　雷研究あれこれ
?feature=shared

この回答へのお礼

動画拝見しました。

でも、質問１，２も、この動画ではわからなかったです。汗。

お礼日時：2024/08/10 20:14

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/08/10 18:30

No.1です。

> なんで、地面に電子が溜まって…、地球の中や海の方に電子が流れて…
電子と言うよりも電荷と考えたほうが解り易いと思います。

積乱雲には、上層部と下層部に反する電荷が溜まります。
雲間の放電(雲間雷)はその為に起こります。
下層部のそれは、一部が雨で地表に落下し、そのバランスが崩れます。
地表・海面には、雲の下層部電荷によって、反する電荷が集まります。
地中や海中に拡散する、と言う事にはならないのです。

この回答へのお礼

＞地表・海面には、雲の下層部電荷によって、反する電荷が集まります。
＞地中や海中に拡散する、と言う事にはならないのです。


大気中では１ｃｍあたりおよそ３万ボルトが必要らしいです。
地面から雷雲に向かう落雷の場合、地面の電圧が、局所的に３万ボルト上がるということでしょうか？
電圧が高い方から低い方に電流が流れるので、そうなるはずです。

お礼日時：2024/08/10 20:20

No.2 回答者： ogi_3 回答日時： 2024/08/10 17:16

どなたかの回答者さんの、№2質問に対する回答に語弊が有るかもしれませんので、参考となるHPを紹介します。

https://www.toyo.ac.jp/link-toyo/life/kaminari_t …

此処では次のように解説されています。
「雲に電界が発生すると、目に見えないような複数の小さな電流が雲から地上へ向かいます。それが地上に到達すると通電し、地面から上空にめがけて電流の柱が登る、これが落雷です。よく雷は、上から下へ落ちると思われがちですが、実は逆なんですよ。」

この回答へのお礼

＞「雲に電界が発生すると、目に見えないような複数の小さな電流が雲から地上へ向かいます。それが地上に到達すると通電し、地面から上空にめがけて電流の柱が登る、これが落雷です。よく雷は、上から下へ落ちると思われがちですが、実は逆なんですよ。」


ん、ん、それは違う気がします。
落雷は、電流の流れです。光速度ではないので、高速度カメラで撮影可能です。
NHKの落雷の映像を見ると
①地面から雷雲に向かう落雷
②雷雲から地面に向かう落雷
の２種理があるか？と思いました。

落雷のメカニズムは、まだよくわかってなくて、諸説あるらしいです。

コズミック　フロント　雷 〜知られざる全貌に迫る〜　雷の研究をする物理学者ジョセフ・ドワイヤーは、今まで言われている「氷の粒同士の摩擦で静電気が発生する」ではそんな電気量は生まれないと、氷の粒同士の摩擦説を否定してました。汗



https://www.toyo.ac.jp/link-toyo/life/kaminari_t …

お礼日時：2024/08/10 17:50

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/08/10 17:06

質問１

無理です。
実験室のような狭い空間では、
落雷が発生するほどのエネルギーを蓄積できる雲は発生できません。
高圧電源を使って電極間に火花を散らす、これがせいぜいです。

質問２
先ずは、空間の絶縁破壊によって、地面から雲に向かって電気が流れ、
その経路がプラズマ状態となって、電気抵抗ゼロの路ができ、
そこを、雲から地面に向かって莫大な電気が流れ落ちる、
これが、落雷や稲妻になります。

この回答へのお礼

＞実験室のような狭い空間では、
＞落雷が発生するほどのエネルギーを蓄積できる雲は発生できません。
＞高圧電源を使って電極間に火花を散らす、これがせいぜいです。

なんか・・・個人的には、落雷のような大電流が発生したら、普通～に、、高エネルギーの電磁波であるX線（ガンマ線？）は、同時に発生する気もします。汗。

https://www.kmi.nagoya-u.ac.jp/blog/2019/09/06/2 …


＞まずは、空間の絶縁破壊によって、地面から雲に向かって電気が流れ、
＞その経路がプラズマ状態となって、電気抵抗ゼロの路ができ、
＞そこを、雲から地面に向かって莫大な電気が流れ落ちる、
＞これが、落雷や稲妻になります。

それは仰る通りだと思います。
でも、なんで、地面に電子が溜まって、雷雲に向かって電流が流れるのでしょうか？
そのまま、地球の中や海の方に電子が流れていきそうな気がします。

お礼日時：2024/08/10 17:58