雷は概ね上から下に落ちるのが目視できます。この雷が落ちる速度が光の速度と同じと考えてよいのでしょうか? もし同じであれば光の速度は目視できるってことでしょうか?

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A 回答 (3件)

No.2です。


だいたいの流れはお考えの通りだと思います。
雷が発生すると、その放電により空気が高温に熱せられて光を発します。その光が光速で(例えば)5km離れた本人の目に届くことにより「見えた」となるわけです。
No.1さんやNo.2に私が書いた内容は、雷において地面と雷雲との間を電気が流れる速さであって、それは光よりも遅いというわけです。その内容が目に届く速さは光の速さです。
なお、光がどうやって伝わるのか、何かが飛んでくるのかという話は、我々が普段の生活で持っている感覚からはなかなか理解しにくい難しい話になります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4292874.html
ご参考までに。
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No.1さんのおっしゃるように、最初に電気の通り道が形成される過程(ステップトリーダ)は休み休み進んでくるので、だいたい150km/秒~200km/秒と光速に比べるとかなり遅い速度です。


電気の通り道が形成されると、そこを使って物凄い速度で電気が流れます。これを帰還雷撃(リターンストローク)と言い、こちらは光速の数分の一程度の速さがあります。
リターンストロークでは大電流が流れるため、大きな光や音が発生し、我々が普段目にするのもこちらのリターンストロークの方です。ですので、いくらがんばっても一瞬にしか見えません。
http://www.pluto.dti.ne.jp/~suzuki-y/tokai/tokai …
http://www.acelion.co.jp/kaminari/meca/meca.html
http://www1.gifu-u.ac.jp/~eng/ja/square/2004syou …

ちなみに、日本で夏に起こる雷では、一般的に上から下へ電気の通り道が形成された後、リターンストロークが下から上に流れます。

http://www.shoe-g.com/2008/08/lightning_strike_s …
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この回答へのお礼

agthreeさん、具体的な数値をもっての回答有難うございました。
KonnaMondeからの回答も踏まえて私なりに理解できたことは、雷の放電があり、その雷光から(例えば)5km離れて見ている本人までの距離を雷光として人間の目が捉える何か(光、波長?)が飛ぶ(適切な表現ではないかも?)。それが光の速度でしょうか。目には見えなくても実際にその何かが空気中を伝わっているのでしょうか。

お礼日時:2009/06/15 09:17

>この雷が落ちる速度が光の速度と同じと考えてよいのでしょうか?



違います。 空気中を放電する時の速度です。

>光の速度は目視できるってことでしょうか?

出来ません。
雷は、1回の放電で上から下まで届くのではありません。 1回の放電で進む距離はそんなに長くはありません。 数十回の放電を繰り返しているのです。

一度放電すると、その場所はしばらくの間、電気が通りやすくなります。 次の放電では、前回の放電の先端から新たな放電が始まります。 この時の方向は、前の放電の方向とは無関係で、どこに向かって放電するかは分かりません。

また、上から下へ放電するか、下から上へ放電するかは、帯電した雲の電荷がプラスかマイナスかで異なります。
また、上から放電が続いていても、半分位を過ぎたあたりで、下から上に向かって放電することもあります。

これらの、放電の繰り返しが、あたかも、稲妻が伸びてきているように見え、これが 「雷が落ちる速度」 ということになります。 光の速度と比較できないくらい遅いものです。

光の速度は、真空中で秒速約30万キロメーターです。 地球1周が約四万キロメートルですので、1秒間で、地球を7周半回ります。 比較してみてください。
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この回答へのお礼

KonnaMondeさん
早速の回答有難うございました。光の速度が秒速約30万キロメーターは知識として持っておりましたが、雷→電気→光 と単純に思ってしまいました。 有難う御座います。

お礼日時:2009/06/14 21:02

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今日、友人の紹介で浄水装置というか水道管の根元につける装置の説明を聞きに行ってきました。具体名は出せませんが、その装置は、家庭の水道管の根元につけるものです。

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えーと、繰り返しますが「全部読んでください」。熟読してください。
そうすれば類似事例がいくらでも出てきます。

この辺のページがそれに近いことについて解説してますね。
http://atom11.phys.ocha.ac.jp/water/text01/sec0-2.html

その浄水装置の原理の説明で
>動きが遅い大きな水集団が破壊され、活発に動くイオン活性水
>(分子が細かいらしい)が生まれ、水本来の姿に戻る

とあるとすれば、上記URLの説明の浸透圧についての部分を読めば、嘘がわかる。

もっとわかりやすい説明では、類似装置……
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http://atom11.phys.ocha.ac.jp/wwatch/cleanwater2/comment_cw2_05.html

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http://atom11.phys.ocha.ac.jp/wwatch/cleanwater2/comment_cw2_06.html

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なぜ、学者はこの事実におどろいたんですか?

Aベストアンサー

>自転関係なしに同じ速度で計測されるのは当たり前じゃないですか?
>なぜ、学者はこの事実におどろいたんですか?

 「自転方向に進む光の速度」と「自転方向とは逆に進む光の速度」を比べたのではなく、「地球の公転方向に対して平行な方向に置かれた『決められた距離だけ離れた2点間』を光が往復するのに要する時間」と「地球の公転方向に対して垂直な方向に置かれた『決められた距離』だけ離れた2点間を光が往復するのに要する時間」を比べた際に、往復時間に差が見つからなかったため驚いたのです。
 地球の公転速度は平均して約29.78km/sであり、 これは光速(299792.458km/s)の約10000分の1にもなります。
 今仮に、光速の値をc[m/s]とおき、距離A[m]だけ離れた2点間を光が往復する場合を考えてみます。
 2点が地球の公転方向に対して垂直な方向に置かれている場合は光の速度に地球の公転速度が加算されたり差引されたりする事はありませんから、2点間を光が往復するのに要する時間は

往復時間=A/c×2=2A/c

になります。
 そして、地球の公転速度は約0.0001cなのですから、もしも光の速度に地球の公転速度が加算されたり差引されたりするのであれば、地球の公転方向に対して平行な方向に置かれた2点間を光が往復するのに要する時間は

往復時間=「地球の公転方向と同じ向きに進む場合に要する時間」+「地球の公転方向とは逆の向きに進む場合に要する時間」
=A/(c+0.0001c)+A/(c-0.0001c)
=A{(c+0.0001c)+(c-0.0001c)}/{(c+0.0001c)(c-0.0001c)}
=2Ac/(c^2-0.00000001c^2)
=2Ac/(0.99999999c^2)
≒2.00000002A/c

になる筈ですから、地球の公転方向に平行な方向の方が約1億分の1だけ往復時間が長くなる筈です。
 可視光線の波は1秒間に400兆回以上も振動を繰り返していますから、地球の公転方向に対して平行な方向に往復した光と垂直な方向に往復した光のそれぞれを、往復しなかった元々の光とを干渉させて、現れた光の縞模様(干渉縞)の位置を調べれば、光の速度が地球の公転速度の影響を受けているのかいないのかを判定するのに十分な精度が得られます。
 そして実験をしてみた処、地球の公転方向に対して垂直な方向の場合と平行な方向の場合のそれぞれの干渉縞の位置の差は、何度やっても地球の公転速度の影響があるとした場合の数分の1程度にしかなりませんでした。
 これが測定誤差によるものだとしますと、誤差によって測定結果が大きくなってしまう事もある筈ですが、毎回小さくなるという事は、光の速度は地球の公転速度の影響を受けていないと考えられる訳です。

【参考URL】
 マイケルソン・モーリーの実験 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%82%BD%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93

>自転関係なしに同じ速度で計測されるのは当たり前じゃないですか?
>なぜ、学者はこの事実におどろいたんですか?

 「自転方向に進む光の速度」と「自転方向とは逆に進む光の速度」を比べたのではなく、「地球の公転方向に対して平行な方向に置かれた『決められた距離だけ離れた2点間』を光が往復するのに要する時間」と「地球の公転方向に対して垂直な方向に置かれた『決められた距離』だけ離れた2点間を光が往復するのに要する時間」を比べた際に、往復時間に差が見つからなかったため驚いたのです。
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Q雷が落ちて停電になる原因がわかりません

雷が電線(電柱)に落ちると停電になり、少したつと元に戻ることがありますがあれはどういう理屈なんでしょうか?
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Q光と電波。X線などは同じ速度ですか?

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Aベストアンサー

たくさん質問が並んでいてたくさんの人からいろいろな回答が出てきますのでご自分で整理しながら聞いてくださいね。時にはウソも混じってますので気をつけろ!

「光の定義」というのは少なくとも物理学の範囲ではひとつに決まらないはずです。出てくる場所によりますね。ですので、#3の回答にあるように、「可視光」「電磁波」などと言い換えて定義することになります。物理学を超えて、「希望の光」とか使うこともありますからね。

質問に出てきた中で、「ニュートリノ」だけは明らかに他とは異なり、「電磁波」の仲間ではありません。「電磁波」は量子力学的には波であると同時に質量の無い「光子」が飛んでいると考えてよいのですが、ニュートリノはどうやら質量があるようです。
ので、真空中では光と同じ速度で飛ぶことはできなです。(が、質量があるといっても非常に軽いので実際には光とほとんど同じ速度で飛行します。)

>それぞれの波長の光でも速度が一定というのも納得しにくいところです。

ですね。そこをまず、「一定とする」して受け入れたところからアインシュタインは(特殊)相対性理論を打ち立てたのです。納得できないのであればとことん調べてみましょう。

#2さんのおっしゃるように、真空中ではなくガラスなどの媒質中では波長によって速度は異なります。そのため、プリズムでは白色光をなないろに分けることができるのです。

>また光ファイバーでは、硝子の中を光が通過するわけですが、ここでも速度は一定なのでしょうか?

一様な媒質中を通るので通常は一定ですね。ただし、光ファイバーの中では光はまっすぐに走るわけではなく、壁に何度も反射してコルク抜きの様にぐるぐる回りながら進む場合もあります。そのときはファイバーの長さよりもかなり長い距離を進むことになるので到達時間は長くかかることになります。何10kmもある長ーいファイバを使った通信ではこのようなことが起こると高速通信ができなくなるので「シングルモード」というできるかぎりまっすぐ光が進むようにしたファイバを使うようにしているようです。ある意味、光の速度をコントロールして使っている、ともいえるでしょう。(本当は光の経路をコントロールしているんですけどね。)

たくさん質問が並んでいてたくさんの人からいろいろな回答が出てきますのでご自分で整理しながら聞いてくださいね。時にはウソも混じってますので気をつけろ!

「光の定義」というのは少なくとも物理学の範囲ではひとつに決まらないはずです。出てくる場所によりますね。ですので、#3の回答にあるように、「可視光」「電磁波」などと言い換えて定義することになります。物理学を超えて、「希望の光」とか使うこともありますからね。

質問に出てきた中で、「ニュートリノ」だけは明らかに他とは異なり、「電磁...続きを読む

Q飛行機と雷

飛行機は雷が抜けていくようにつくられていると、ラジオ放送で聴きましたが、どういう原理なのでしょうか。電気がどこにどうやって抜けていくのか、よくわかりません。
教えて下さい。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

(No.2で回答したものです。)

専門的過ぎるかもしれませんが、こちらのページに少々詳しく書かれています。
http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p134.html

Q車に雷が落ちても

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Aベストアンサー

車に雷が落ちると、車体を電気が伝ってそのまま地面に
逃げていくからです。つまりアースになってるんですね。


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