雷はどうしてジグザグに走るの？

仕組みの科学

雷を理解する出発点は、雲の中で電気がどう偏るかにある。気象庁の解説によれば、雷とは大気中で大量の正負の電荷分離が起こり、放電する現象を指す。その電荷分離の担い手として考えられているのが、あられと氷晶の衝突である。湿った空気が激しく上昇して上空の低温層に達すると、あられと氷晶が大量に発生し、雷雲へと発達していく。粒どうしがぶつかり合う過程で電荷が偏り、雲の中に大きな電位差が蓄えられる。次に問題になるのが、その電気がどう流れるかだ。空気は本来、電気を通しにくい。したがって、電位差が十分に大きくなっても、電流は幾何学的な最短経路をそのまま通れるわけではない。パワーアカデミーの解説では、雷は雲と地面のあいだを流れるとき、イオン化の進んだところや湿気が多いところなど、空気中の電気の通りやすい場所を探しながら進むと説明されている。通りやすい場所は空間に均一には分布していないため、経路はその都度向きを変える。探索と前進を繰り返した軌跡が、ジグザグとして目に映る。放電が起これば音と光が生じ、それぞれ雷鳴と電光と呼ばれる。

歴史と発見

雷は昔から人の暮らしに関わってきたが、いつどこで危険が高まるかを知る手段は長く限られていた。転機のひとつが、面的な監視と短時間予測の実用化である。気象庁は平成22年5月27日から雷ナウキャストの提供を開始した。これは雷発生の可能性や雷の激しい地域の詳細な分布を示し、1時間先までの予報を提供するものである。それまで、目視や雷鳴といった手がかりに頼らざるをえなかった状況に対し、分布と時間の両面から情報が与えられるようになった意味は大きい。雷ナウキャストでは、雷の激しさを表すために活動度が1から4に分けられている。気象庁の説明によれば、活動度2以上では落雷の危険が迫っている状況であり、活動度2から4では直ちに身の安全を確保する行動をとる必要がある。とくに注意を促されているのが活動度2の段階だ。この段階は、雷が発生していてもまだ活発に感じない状況か、落雷が発生する直前にあたる。感覚としては気を許しやすいが、この時点で行動をとることが被害の軽減に大切だとされている。危険の認識と実際の危険度がずれる場面を、指標が補っている。

もう一歩先

雷は夏だけのものではない。気象庁の解説によれば、雷雲の高さは夏季には7キロメートル以上、冬季には4キロメートル以上とされる。季節によって雲の発達の仕方が異なるため、同じ雷という言葉でも、その背景にある大気の状態は一様ではない。放電の種類にも区別がある。雲と地上のあいだで起こるものが対地放電で、いわゆる落雷にあたる。一方、雲の内部や雲と雲のあいだで完結するものが雲放電である。空が光っても地上に届かない放電は珍しくなく、発光を見たことが落雷の証拠になるとは限らない。ここで、ジグザグの話に戻ってみたい。経路が電気の通りやすさに従って決まるということは、落ちる場所も事前には確定していないということである。高い物体の近くで放電が起こりやすいのは、経路が短くなりやすいからだと考えると理解しやすい。だからこそ、危険を感じてからではなく、活動度2の段階で建物の中などへ移動しておくことが意味を持つ。空を走る一本の線の物理を知ることは、身を守る判断とつながっている。