雷は私たちがかつて考えていたものとは異なる起源を持つかもしれない - 写真: AI
大気物理学における画期的な新発見は、雷が単なる通常の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起こっている可能性があり、それが雷発生の鍵となる可能性があります。
雷は空気を太陽表面温度の5倍にあたる摂氏27,000度まで熱するよく知られた現象だが、 科学者たちは雲内部での雷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線や電場といった要素を『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」または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のX線バーストだが、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」。
研究チームは詳細な物理シミュレーションに基づき、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線が空気中の光電効果を通じて新たな電子を継続的に生成できると示唆しています。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しますが、明確な光や明確な無線信号は放出されません。
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、気候変動に直面した際の異常気象予報モデルのさらなる改善など、重要な応用への扉を開くものである。
出典: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm
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