雷は私たちが考えていたものとは異なる場所から発生するかもしれない - 写真: AI
大気物理学における画期的な新発見は、雷が単なる雷雨の結果ではないことを示唆しています。むしろ、「ピンボールマシン」効果に似た強力な連鎖反応が大気中で発生している可能性があり、これが雷発生の鍵となる可能性があります。
雷は空気を太陽の表面温度の5倍にあたる摂氏27,000度まで熱することがあるよく知られた現象だが、 科学者たちは雲内部での雷の発生過程をまだ完全には解明していない。
アメリカ地球物理学連合の新しい論文で、ビクター・パスコ教授とザイド・ペルベス博士課程学生（米国ペンシルベニア州立大学）が率いる国際研究チームが、この現象について初めて正確かつ定量的な説明を行った。
「私たちの発見は、自然界における雷の発生過程を初めて明確かつ測定可能な形で説明するものです」とパスコ氏は述べた。「X線と電場の関係を『電子なだれ』の物理学に結びつけるものです。」
研究チームによると、雷の発生過程は雷雲の中にある目に見えないピンボールマシンに似ているという。具体的には、雷雲内の極めて強い電界が自由電子を加速させ、窒素や酸素などの気体分子と激しく衝突させる。
これらの衝突により、光の基本構成要素であるX線と高エネルギー光子が生成されます。これらの光子は光電効果によって新たな電子を放出し、「相対論的電子なだれ」と呼ばれる連鎖反応を引き起こします。
このプロセスが一定のレベルに達すると、雷が形成されます。
研究チームは通常の雷の説明に留まらず、さらに捉えにくい現象である「ブラックライトニング」、つまり地球ガンマ線フラッシュについての理解も深めた。
これらは高エネルギーX線バーストですが、光や電波を伴わないため、肉眼や気象レーダーではほとんど「見えない」状態になります。
詳細な物理シミュレーションに基づき、研究チームは次のように示唆している。適切な条件下では、電子雪崩によって生成された高エネルギーX線は、空気中の光電効果を通じて新たな電子を継続的に生成することができる。このプロセスは非常に速く進行し、強力な自己増幅連鎖反応を形成するが、明らかな光や明確な無線信号は放出しない。
これは、長年科学者を悩ませてきた現象、つまり、非常に暗く穏やかに見えても、一部の雲領域が高エネルギーガンマ線を生成できる理由を説明するものである。
この発見は気象学の最も古い謎の一つを解明しただけでなく、将来的にはより正確な雷警報、航空機や衛星への雷の影響のより深い理解、そして気候変動に直面した異常気象を予測するモデルのさらなる改善など、重要な応用への道を開くものである。
出典: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm
コメント (0)