2021年04月27日

稲妻について

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たまには雷放電の話をしよう。
古来より稲妻とか稲光とか呼ばれている,落雷に伴う強烈な光についてである。稲妻は,折れ曲がったりふたまたに分かれたりしている。稲妻はしばしば写真に写され,衝撃的な題材となっていることが多い。あれは雷雲と大地の間を,何万アンペアという電流が流れて光っているのである。その電流を学術的には,帰還雷撃電流と呼ぶのだが,ここでは正式名称などどうでも良い。ちなみに日常生活では,各家庭で使う電気器具を動作させるための電流の総和は十アンペア,二十アンペア程度である。だから稲妻が発光する原因である電流が,いかに大きいか想像していただけるだろう。そんなにも巨大な電流が,一瞬の間地面と大地を電気的につないでいるのである。電流の進む方向は,地面から雷雲に向かってで,その速度は光速の3分の1程度で極めて速い。かくも速い電流を,古代中国の人は,竜が昇ると見立てているから驚きである。
さて稲妻の形状である。先に述べたように折れ曲がったり,ふたまたに分かれたりしていて,それはなぜかと問われることが多い。実は,地面と雷雲が電気的につながる前には,雷雲からステップトリーダと呼ばれる現象が,地面に向かって進んで来ている。そもそも大気は絶縁物で,電気を通さないという性質がある。雷雲に蓄えられた電荷が,空気の一部を電気の通り易い状態に変えながら比較的ゆっくり下りてくる。比較的ゆっくりとはいえ,光速の一万分の一程度で,一秒間に100kmも進むから,日常生活の間隔から見れば驚くほど速い。ただ比較的ゆっくりと進んで来る理由は,空気を電気の通り易い状態に変えるのに時間が必要だからである。さらに言うなら,時間が必要であるがゆえに,進み方は連続的ではなく間歇的である。間歇的というのは,進行と停滞の繰り返しを意味している。そして停滞のあいだに次の進むべき方向がきまるので,おうおうにして折れ曲がりとなる。さらに進むべき方向が二つある場合があり,その場合ふたまたとなる。これを我々は枝別れと呼ぶ。こんな具合に進行してくるため,木の枝を上下逆にして眺めた様な形状である。ステップトリーダの呼称は,間歇的な進行が故である。この間歇的な進行が稲妻の形を決めることになるのだが,眩いまでの明るさには程遠い。間歇的進展の最後の一歩で,大地と雷雲が電気的につながり,眩く発光する。間歇的進展には枝別れがあるけれど,最後の一歩でつながるのは通常一つの枝である。大地につながる枝となる可能性は,すべての枝にあるのだが,どこか一つがつながれば,他は繋がることが殆どなく,私は面白半分小選挙区みたいなものだと言っている。とはいえ稀に,二つの枝が大地と電気的につながることもあり,だから自然は不思議である。
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posted by zen at 00:25| Comment(0) | TrackBack(0) | 科学一般
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