皆さんこんにちは！気象予報士のyoshi.です。
雷が光る瞬間をよく見ると、まっすぐではなくジグザグに走っているように見えます。
しかも、光った直後には空気を切り裂くような大きな音が。
このとき、
なんで雷はあんなに曲がるんだろう？
雷の温度ってどれくらい高いの？
どうしてあんな爆発みたいな音がするの？
と疑問に思ったことがある方も多いのではないでしょうか。
雷はただの強い光ではなく、空気の中を巨大な電気が一気に流れる現象です。
そのため、光り方にも、熱さにも、音にも、はっきりした理由があります。
この記事では、雷がジグザグになる理由や雷の温度、そして雷鳴が発生する仕組みを中心に、気象が苦手な方でもわかるようにやさしく解説します。
雷やピカチュウに興味ある方。
ぜひ一読くださいね。
雷はなぜジグザグになるの？
結論からいうと、雷がジグザグに見えるのは、電気が空気の中を通りやすい道を探しながら進むからです。
空気はふだん電気を通しにくい
私たちのまわりにある空気は、通常は電気を通しにくい性質を持っています。
たとえるなら空気は、電気にとってふだんはかたく閉まったドアのような存在。
家庭の電気くらいではそのドアを開けられませんが、雷ほど強い電気になると、そのドアを一気に破ってすすむことができます。
ただ強いとはいえ、雷の電気も最初からスッと一直線に進めるわけではありません。
雲の中や雲と地面の間には強い電気の差がありますが、その電気が流れるためには、まず空気の壁をこわして通り道を作る必要があるんですね。
このとき電気は、周囲の空気の状態を受けながら、少しずつ進みやすい方向を探します。
その結果、進行方向が何度も変わり、雷はまっすぐではなく折れ曲がった線になります。
雷は一気に落ちているようで、実は少しずつ進んでいる
雷は人の目には一瞬で落ちたように見えます。
しかし実際には、最初に電気の通り道を探す段階があります。
この段階では、電気が少し進んでは向きを変え、また少し進む、という動きをくり返しながら先へ伸びていきます。
これがジグザグの形になる大きな理由。
つまり、雷の線がギザギザしているのは、電気が空気の中で迷いながら進んだ跡と考えることもできますね。
なぜ枝分かれすることもあるの？
雷の写真を見ると、1本の線だけでなく、途中から枝のように分かれていますよね。
これも、電気が複数の進みやすい道を探した結果です。
空気の状態は場所によって少しずつ違うため、ある方向だけでなく、いくつかの方向に電気が伸びることがあります。
そのため雷は、木の枝のような複雑な形になるんですね。
雷の温度はどれくらい？
雷の温度は非常に高く、およそ3万℃前後に達するといわれています。
これは太陽の表面温度が約6000℃ですのでそれよりも高いほどの超高温。
地球における気象現象では最上級の熱さです。
なぜそんな高温になるの？
雷は、大量の電気が一瞬で空気中を流れる現象。
このとき、電気が通る細い道の空気は急激に加熱されます。
ふだんの空気は目に見えませんが、雷が通るとその部分の空気が一気に高温になり、強く光ります。
私たちが見ている雷の光は、超高温になった空気が発する光です。
つまり、雷そのものが燃えているというより、電気によって空気が激しく熱せられて光っていると考えるとわかりやすいでしょう。
空全体が熱いわけではない
ここで誤解しやすいのですが、雷が3万℃になるといっても、空全体がその温度になるわけではありません。
高温になるのは、雷が通るごく細い部分だけ。
しかも、その高温状態はほんの一瞬です。
だから周囲の空気全体が焼けるようなことはありませんが、その一瞬の急激な加熱が、次に説明する雷鳴の原因になります。
雷はなぜ大きな音がするの？
雷の大きな音は、高温になった空気が一気に膨張することで生まれます。
急に熱せられた空気が爆発的に広がる
雷が通ると、その周囲の空気は一瞬で数万℃まで熱せられます。
空気は熱くなると膨張する性質があるため、雷の通り道の空気は急激にふくらみます。
しかも、その変化はほんの一瞬で起こります。
すると周りの空気が激しく押されて、衝撃波のようなものができます。
ピカチュウの必殺技10万ボルトで空気が一瞬でアツアツになり、風船みたいに急にふくらんでバンッと周りを押すようなイメージです。
でも実際の雷は数億ボルトと言われています。
ピカチュウなんか大したことありません。
これの衝撃波が私たちに届くと、ドーンとかゴロゴロという大きな音として聞こえるんですね。
音の正体は光の音ではない
雷の音は、光そのものが音を出しているわけではありません。
正しくは、雷によって急激に熱せられた空気が膨張し、その衝撃が音になっているのです。
イメージとしては、細長い空気の通り道が一瞬で爆発的に広がるようなものです。
そのため、普通の音よりもはるかに迫力のある、空全体に響くような音になります。
なぜ「バリッ」と聞こえたり「ゴロゴロ」と聞こえたりするの？
雷の音が毎回同じではないのは、雷の通り道の長さや形、距離、周囲の地形などが関係しているからです。
近い雷では、鋭く短いバリバリッという音に聞こえやすく、遠い雷では、反響や時間差が重なってゴロゴロと長く聞こえやすくなります。
また、雷の通り道はジグザグで長いため、すべての場所から出る音が同時に耳へ届くわけではありません。
そのため、ひとまとまりの大きな音ではなく、時間差のある連続音のように聞こえることがあります。
光るのが先で、音があとに聞こえるのはなぜ？
雷では、たいてい光が先に見えて、あとから音が聞こえます。
これは、光と音の進む速さが大きく違うからです。
光は非常に速く、雷が起きた瞬間にほぼすぐ届きます。
一方、音は空気の中を伝わるため、光に比べるとかなりゆっくり。
数字で表すと光は30万キロ/秒、音は360m/秒。
80万倍も違います。
そのため、遠くの雷ほど、ピカッと見えてからゴロゴロと聞こえるまでに時間差ができます。
この性質を利用して、光ってから音が聞こえるまでの秒数で、おおよその距離を見積もることもできます。
例えば光って5秒で音が聞こえたら、360×5＝1800ｍ＝1.8km。
大体2kmくらいの距離で雷が落ちたといえるわけですね。
もし家の近くで雷が鳴ったら、光ってから音が鳴るまでの時間を測ってみるのも面白いですよ。
雷のジグザグ・高温・大音量はつながっている
ここまで見ると、雷のジグザグに曲がる、非常に高温になる、大きな音がするという3つの特徴は、別々の現象のようでいて、実はつながっていることがわかっていただけたかと思います。
まず、雷は電気が空気の中に通り道を作りながら進むため、ジグザグになります。
その通り道には強い電流が流れるため、空気が一瞬で超高温に。
さらに、その高温によって空気が急膨張し、大きな雷鳴が発生します。
つまり雷とは、空気の中にできた電気の道が、光と熱と音を同時に生み出している現象なのです。
まとめ
雷がジグザグに見えるのは、電気が空気の中を通りやすい道を探しながら進むため。
そして、雷の通り道の空気は一瞬で約3万℃にも達するほど熱くなります。
さらに、その空気が急激に膨張することで、あの大きな雷鳴が生まれます。
空に走る一瞬の光にも、形の理由や熱の理由、音の理由があります。
そう考えると、雷はただ怖いだけではなく、気象の面白さが詰まった現象だとわかりますよね。
雷をきっかけに、あなたが感じる気象のなぜを見つけてみてください。
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