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Nov 24, 2023

50年間最高の科学者を苦しめた: 物理学者が雷の謎を解く

南オーストラリア大学著 2022 年 12 月 23 日 雷は、雷雨の際に大気中の電気の放電によって明るい閃光が生じる自然現象です。

南オーストラリア大学 2022 年 12 月 23 日

雷は、雷雨の際に大気中の電気の放電によって明るい閃光が生じる自然現象です。 通常、雷を伴います。雷は、放電によって急速に加熱された空気が膨張することによって発生する音です。 雷は、雲内または雲と地面の間にプラスとマイナスの電荷が蓄積することによって発生します。 これらの電荷の差が大きくなりすぎると、放電が発生し、雷として現れることがあります。

地球上では毎日約 860 万回の落雷が発生し、それぞれの落雷は時速 32 万キロ以上の速度で移動し、膨大な量の電力を生成します。

稲妻がなぜジグザグに動くのか疑問に思ったことはありますか? 科学者たちは過去50年間、稲妻がジグザグに動く理由と、それが上空の雷雲とどのように関係しているのかについて議論してきた。

There hasn’t been a definitive explanation until now, with a University of South Australia (UniSA) plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">プラズマ物理学者が両方の謎を解決する画期的な論文を発表しました。

Dr. John Lowke, former CSIROCSIRO stands for the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization. It is Australia's national science agency and one of the largest research agencies in the world. CSIRO conducts research in a wide range of fields, including agriculture, health, energy, and the environment, and aims to use its research to create economic, environmental, and social benefits for Australia and the world.<div class="text-gray-400 flex self-end lg:self-center justify-center mt-2 gap-4 lg:gap-1 lg:absolute lg:top-0 lg:translate-x-full lg:right-0 lg:mt-0 lg:pl-2 visible"> </div>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">CSIROの科学者で現在はUniSAの非常勤研究教授である彼は、雷の物理学は何十年もの間、最も優れた科学者の頭脳を悩ませてきたと語る。

「雷に関する教科書はいくつかありますが、ジグザグ（階段と呼ばれる）がどのように形成されるのか、階段と雲をつなぐ導電性の柱がなぜ暗いままなのか、そして雷がどのようにして数キロメートルにわたって伝わるのかについて説明した教科書はありません。」とローク博士は述べた。と言う。

答え？ 一重項デルタ準安定酸素分子。

基本的に、雷は、高エネルギーの一重項デルタ酸素分子を生成するのに十分なエネルギーで電子が酸素分子に衝突したときに発生します。 分子と衝突した後、「分離された」電子は、電界を再分布させ、連続的なステップを引き起こす高伝導性ステップ (最初は発光) を形成します。

電子が中性酸素分子に結合し、その後一重項デルタ分子によって電子が即座に切り離されると、ステップと雲を接続する導電性カラムは暗いままになります。

何でこれが大切ですか？

「建物、飛行機、高層ビル、貴重な教会、人々をより良く保護する方法を見つけるために、雷がどのように発生するかを理解する必要があります」とローク博士は言います。

人間が落雷に見舞われることはまれですが、建物、特に高層で孤立した建物は何度も落雷に見舞われます (エンパイア ステート ビルディングは毎年約 25 回落雷されます)。

落雷から建物を守る解決策は、何百年も変わっていません。

1752 年にベンジャミン フランクリンによって発明された避雷針は、基本的には建物の屋上に取り付けられ、地面に接続される太い柵線です。 雷を引き寄せて電荷を接地し、建物の損傷を防ぐように設計されています。