雷(カミナリ)の正体




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雷(カミナリ)の正体

夏などに地表で暖められた空気が、上昇してできる積乱雲があります。

雷は雲の中で氷の粒が衝突することで、雲の中に静電気がたまります。

この貯められた静電気が限界に達した時に、地上に放電することで起こるのがカミナリです。

雷のでき方

雷の正体は乾燥した冬などによく「バチッ」とくるあの静電気です。

ドアのノブや車に乗るときなどに起こる、静電気が大規模に発生したものです。

雷を発生させるのは強い上昇気流によって、上空に著しく発達した雲で積乱雲といわれています。

よく言う入道雲というのも積乱雲です。

雷の季節というと太平洋側では、夏の夕立のときを思い浮かべます。

しかし、北陸地方など日本海側ではあられと一緒にカミナリが起きるので、雷は冬のイメージだそうです。

図2のように雲の中で静電気が起きるのは、雲の中にある氷の粒がぶつかり合ってその摩擦によってできる静電気です。

雲の中で氷の粒が衝突したときに、一方の粒子から電子を放出し、電子を失った方がプラスになり、放出された電子を吸収した方がマイナスに帯電します。

この時、小さい氷の粒がプラスに帯電し大きな粒はマイナスに帯電します。

どうして大きな粒がマイナスになるのかはまだ解明されていません。

小さい粒は軽いので雲の上の方に貯まり、大きな粒は重いので雲の下側に貯まります。

このようにして、電気がドンドン貯まっていくのですが、抱えきれなくなると電気が一気に大地の方に流れますこれが、雷というものです。

雲の下側にマイナスが貯まるので、大地にプラスが現れます。

この現象を静電誘導作用といいます。

電気の部品にコンデンサがありますが、コンデンサの原理はこの作用を利用したものです。

カミナリはすごいエネルギーをもっている

雷が大地に放電することを「落雷」といいますが、この時のエネルギーはどのくらいなのでしょうか。
一般的には、

  • 電圧...数億V(ボルト)~数10億V
  • 電流...数万A~数10万A 

といわれています。

大きすぎて想像しづらいのですが、家庭のコンセントに来ている電圧は100Vです。

100W(ワット)の電球をつけたときに流れる電流の大きさが1Aです。

それと比べると雷エネルギーがどれだけ大きいかが分かると思います。

しかし、雷が放電する時間はとても短く、わずか0.1秒程度で本当に瞬間的であることが分かります。

そのため、一度の落雷で発生するエネルギーの量としては、それほど大きいものではなく数10kWh~数100kWhです。

これは、1つの家庭で消費すると数日から100日程度という試算があります。

雷のエネルギーは、瞬間的にはものすごく大きいので電気機器に落雷があった時の影響は、大きいのですが実用として使うには難しいようです。

雷から身を守る方法

安全な場所

落雷は上空にためられた電気が貯えきれなくなって、地表に放電する現象です。

「安全な場所」といえるのは、鉄筋コンクリートの建築物や自動車、電車、バスなどの乗り物は比較的安全といえます。

やむを得ず外出し、近くで雷鳴が聞こえたら、一刻も早く避雷施設のある建物に避難するというのが一番安全です。

「音が聞こえるけど大丈夫」などと、安易に考えないことが大切です。

雷の音が聞こえたということは、すぐ近くに雷があると考えて間違いありません。

大抵高いビルの屋上には避雷針が設置されていますので、近くに高いビルなどがあればそこに避難するのが安全です。

屋内での注意

家の中では、屋外よりもはるかに安全ですが、100%安全とは言えませんから注意が必要です。

特に注意すべきなのは、電線などに落雷があると、その電線を伝わってコンセントにつながっている、電気製品が壊れたりすることもあります。

電気製品を守るには、雷サージを防ぐタップがついたコンセントを使うか、電気製品(特にパソコンやテレビなどは衝撃に弱い)はコンセントから抜くのが良いです。

高い木があるところでの避難での注意

避難場所としては望ましくはないが、どうしてもそこしかないのであれば、木のそばからできるだけ放れることが必要です。

雷は直撃だけでなく、側雷撃というものが非常に危険です。

雷での死傷亡事故は側撃を受けたケースが大部分です。

避難するポイントは幹から離れること、そして、枝や葉先からも体が2m以上離れて姿勢を低くすることが有効です。

この距離が非常に重要で、樹木の枝などを伝わって、二次的に放電する現象で側撃雷によるものも多いとされています。

危険なところ

雷はその性質からいって、高いところやとがった物に落ちやすく、避雷針はこの性質を利用しています。

屋外で危険なところはゴルフ場、テニスコート、サッカー場のフィールド、河原や海岸などの広い平坦地が危険です。

安全に避難する場所がない場合は、しゃがんで姿勢を低くし、くぼ地などの低い場所に移動する。

また、建物の中でも避雷施設のない休憩所などの簡易な建物では、柱の近くにいると屋根から伝わった雷が飛び移り感電する可能性があることを知っておいた方が良いです。

実際にこのような場所で事故にあっている人がいます。

雷の時はなぜ車の中が安全なのか?

車に乗ってどこかへ出かけている時、雷が鳴ってきたらどうしたらよいでしょうか。

ずっと以前なら高い木の下に雨宿りなんて言われていましたが、今ではそんなことをしたら自殺するようなものです。

避雷針の付いているような、大きなビルディングに逃げ込むなら安全でしょうが、そうでなければ、たとえ家の中でも安全とは言えないでしょう。

家の中なら、よほど条件が悪くなければカミナリが直撃することはありませんが、仮に直撃を受ければ、テレビや電話などの電気製品は壊れることになるかもしれません。

車に乗っている時に落雷にあったらどうするべきか

車に乗っている時に雷にあってしまったら、車の中にいた方が安全というのは本当なようです。

人工的な雷を起こす装置の下にダミーの人形をのせた車で実験するものがあります。

車に落雷すると雷が車のボディの表面を通って地面に抜けていきます。

しかし、もし車内の金属部分に触れていると感電する危険があります。

車内で金属部分に触れないようにしてできるだけ窓から離れている方が良いそうです。

ですから、車に乗っていた時に雷にあったら車にのったままで、落雷のなさそうな場所へ避難するのが最も安全な方法と考えられます。

人工的な雷の実験のように、車はボディが金属ですからたとえ直撃しても、車の表面を電気が流れるので中にいる人には危害が及ばないようです。

「タイヤがゴムで出来ているので電気が流れないのでは」と、考えてしまいそうですが実はその心配はありません。

今のタイヤはカーボンが混ざっていて、タイヤの表面は導電性になっているのです。

そのうえ、雷の電圧は数億V(ボルト)~数10億Vという大きさですから、雷にとってはほとんどのものが絶縁物にはならないのです。

ですから、落雷時の強力な電気の前ではたとえ、タイヤがゴムであっても無力であり絶縁にはならないのです。

もし車の中にいるのならば、いい加減なところに避難するよりも車の中にいる方がよほど、安全であると言えます。

しかし、いくら車の中が安全とは言っても、万が一ということもありますから一刻も早く車が落雷に遭わなそうなところに、逃げ込んでから車の中にいる方が良いといえます。

雷が光ってから音がするのはなぜ?

雷が落ちる(落雷)というのは雲に貯まった静電気が、空中で放電するのでなく地上に放電する現象です。

雷は、ピカッと進んで一休みして、さらにピカッとしてジグザグに進んでいきます。

ジグザグに進むように見えるのは、雷が放電する時にも実は通りやすい所とそうでない所があるからです。

雷も通りやすい道をさがしながら進んでいくのです。

どうして、雷はゴロゴロと鳴るのでしょうか。

雷の放電が起きた所では空気の絶縁をやぶって電気が流れます。

放電が起きた周囲では空気の温度が1万度以上に熱せられて、空気が高温高圧になったために急激に膨張しその圧力は数万気圧にもなります。

この時の空気の爆発音がゴロゴロという音になります。

音の伝わるのが遅い

ピカッと光ったあとに音が聞こえますが、これは光の速度と音の速さが違うために起こることです。

  • 光の速度は毎秒30万kmで、1秒間に地球を7周半するとたとえられます。
  • 音の速度は毎秒340mです。

光は毎秒30万kmなので一瞬で見えますが、光が見えてから音が聞こえるまでの時間で、カミナリまでのおよその距離が分かります。

たとえば、音が聞こえるまで5秒かかったとすれば、5秒×340m=1700m=1.7km離れていることになります。

雷の音が聞こえたら危険のシグナル

雷の音が聞こえたら、すぐに安全な場所へ避難しなくてはなりません。

上の例で、1.7kmということは遠くに感じるかもしれませんがそうではないのです。

カミナリ雲の大きさは、数10kmもあるのです。

雷の音が聞こえたということは、もうすでにカミナリ雲の下にいると考えなくてはなりません。

夏に限らない雷ですが積乱雲が発生しやすい夏場には、釣りやゴルフ、キャンプなどのレジャーで落雷に遭いやすいのです。

雷鳴が聞こえたらすぐに安全なところへ避難する方が良いでしょう。

雷はどうしてジグザグに走る

雷が落ちるのは、静電気の放電によるものです。

雲にためられた電気がためきれなくなった時に、大地に向かって放電するのですが、雷にも通りやすい道とそうでないところがあるので、ジグザグに進むことになります。

このジグザグに進む様子は、リヒテンベルク図形に表されています。これを見ると放射状にジグザグと進んで行きます。

雷も放電する時に、できるだけ通りやすい道を探しながら放電を、繰り返していくことになりますので、ある程度放電して進んで少し休憩する。

また電気が貯まったら、放電するというように繰り返していくことになります。

以上で「雷(カミナリ)の正体」の説明を終わります。




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