金属中の電流は自由電子を媒介としていますが、空気中の放電はなにを媒介にしていますか？

高電圧にすると空気中でも放電しますが、そのときは何を媒介として電流が流れているのでしょう？
また、そのときの例で、雷などは光って見えますが、あの光の正体はなんですか？なぜ放電は光るのですか？
真空放電などの電子線も光っていますが、あれは何ですか？
何故光るのですか？
電流は光るのですか？光る仕組みを教えて下さい。

No.2 回答者： finalbento 回答日時： 2025/02/03 10:44

「自由電子を媒介に」と言うのは不適切な表現だと思います。

「電流＝自由電子の流れ」ですから、空気中の放電も自由電子が流れる事によって起きると見るべきでしょう。

No.1 回答者： mimon01 回答日時： 2025/02/03 05:49

放電の仕方にもコロナ放電やグロー放電など何種類かありますけれども、疑問に思われているのは雷のようですから、それに限って説明します。

雷の放電が開始する前に地面と雲の間で何段階か電荷のやり取りがあるんですが、最終的にはプラズマ(イオンと電子に電離した気体)を通じて電流が流れます。
食塩などのイオン化する水溶液に電流が流れるのと似ていますね。
その時の電圧も電流もすさまじいので、気体は非常な高温になり分子に含まれる電子が励起した状態から基底状態に戻る時に様々な波長の発光をします。
また、温度が急激に上昇しますから、気体の熱膨張で衝撃波が発生して遠くまで届く音も生じます。