閃光から爆発まで、落雷を分析する

大半の雷は、発生源の雲の中で跳ね回るだけです。しかし、そこから飛び出した電荷は、見る人を眩惑させ、畏怖と恐怖を抱かせ（米国では毎年数十人がこの電撃で命を落としているので当然です）、壮大な雷鳴を響かせるのに十分です。典型的な雲対地雷撃は、ほんの一瞬しか続きません。ここでは、雷の短いながらも輝かしい寿命がどのように終わるのかを説明します。

電子は跳ね返る

ショーは雷雲の中で始まります。雷雲では氷の粒子が高速で衝突し、互いの電子をはじき飛ばします。その結果、雲の上部付近に正電荷が漂い、中央に負電荷が蓄積します。

排出物が出現

反対電荷間を駆け巡るエネルギーは稲妻を形成する。十分な蓄積があれば、電気はおよそ 160 フィートの長さの一連の滝状の枝となって雲から逃げ出し、5000 万分の 1 秒ごとに新しい枝が形成される。

パス接続

雲から負の電荷が降り注ぐと、電子をはじき飛ばし、地面や建物や木のてっぺんから正の電荷を帯びた空気の柱が伸びる。この柱の 1 つが雷の枝に接触すると、合体して雷の進路が決まる。

ストロークリターン

合流地点は空中に電線を形成し、そこから電子が地面に流れ落ち、約 30,000 アンペア (壁のコンセント 2,000 個に電力を供給するのに十分な電流) が流れます。この電線は一瞬の閃光のように見えますが、実際には光の 3 分の 1 の速度でその経路を伝わります。

陽子パンチ

さらに稀なケースとして、雲のプラス電荷を帯びた上層部が地上のマイナス電荷と接触することがある。このような衝突は 30 万アンペアに達することもあり、非常に強力であるため、嵐から 25 マイルも離れた場所に上陸することもある。

チャージ形成

これが爆発の原理です。主ストロークで空気が華氏約 50,000 度まで加熱され、ガスが膨張して衝撃波が発生します。その衝撃波は伝わるにつれて弱まり、聞こえる音になり、最終的には雷鳴として耳に届きます。

秒が経過

稲妻はすぐに見えますが、雷は（ご想像のとおり）マッハ 1 で移動します。距離を計算するおなじみのトリックは、本当に有効です。閃光が見えたときに数え始め、轟音が聞こえたときに止めます。5 秒ごとに、雷は 1 マイルほど離れたところまで落ちます。

このストーリーはもともと、Popular Science 誌のNoise 2019年冬号に掲載されました。