■「これまで誰も考えつかなかった方法」、米NY市30分間の電力に相当

1752年、米フィラデルフィアの上空に分厚い雨雲が現れた。ベンジャミン・フランクリンはその下に立ち、凧を飛ばすだけの簡単な実験で、雷が電気であることを証明した。それから250年以上が経ち、雷雲の驚くべき秘密がまたひとつ明らかになった。

　このたび学術誌「Physical Review Letters」に掲載された論文によると、まったく新しい方法を使って雷雲全体の電圧を分析したところ、瞬間的に13億ボルトにも達していたという。その電力はおよそ2ギガワット。これはニューヨーク市全域に電力を30分間供給できるほどのエネルギーだと、論文の共著者で、インド、ムンバイにあるタタ基礎科学研究所の高エネルギー物理学者であるスニル・グプタ氏は語る。

「それだけの電圧を地上で達成させるのはほぼ不可能です。しかし、自然はいとも簡単にそれをやってのける方法を知っているようです」

　巨大な雷雲の電気的性質をインドの科学チームが正確に分析できたのは、宇宙から降り注ぐ荷電粒子のおかげだった。雷雲のエネルギーは、過去に実施されたどの値より10倍も高かった。この研究結果により、宇宙と地球上で起こっていることの関係性がわかっただけでなく、高エネルギー物理学における25年来の謎も解決されるかもしれない。

■素粒子のシャワーの異変

　2001年の運用開始以来、インド南部のウダガマンダラムにある宇宙シャワー現象観測施設「GRAPES-3（Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS phase-3）」で、物理学者たちはミュー粒子を観測している。ミュー粒子は、宇宙線が地球の上層大気に衝突すると発生し、地上に降り注ぐ素粒子だ。

　どういうわけか、高感度のGRAPES-3はしばしば、4月から6月の間と、9月から11月の間にミュー粒子のシャワーがわずかに弱くなることを示す。それがちょうど一年で最も雨の多い時期と重なっていた。

「面白いなとは思っていましたが、それほど真剣には考えていませんでした」と、グプタ氏は言う。「私たちの研究対象は高エネルギー宇宙線と惑星間空間で、雷雲にはあまり関心がなかったものですから」

　ミュー粒子は負の電荷を持ち、その動きは電場によって歪められる。グプタ氏はこの性質を利用して、雷雲にどれだけのエネルギーが含まれているかを計算できないかと考えた。

ノーベル物理学賞を受賞したチャールズ・トムソン・リーズ・ウィルソンが1929年、ある雷雲の電場を計測したところ、1インチ（約2.5センチ）の間隔で1万2700ボルトという驚きの数値が出た。ということは、数キロも先まで広がる雷雲は、全体で乾電池10億個分に相当する電位差を秘めている可能性がある。

　電圧を測るには通常、2本の端子を対象物の両端にそれぞれ接続する必要がある。だが、雲のように巨大でつかみどころのないものを相手に、どうしたらそんなことができるのか。これまで誰も思いついた者はいない。雷雲の中に飛行機や風船を飛ばす実験も行われたが、その結果これまでに記録されたのは、最高でも1億3000万ボルトだった。

　今回の研究の共著者バラクリシュナン・ハリハラン氏は、GRAPES-3が検出するミュー粒子の数が変化するには、電場がどれほど強力でなければならないかを測るモデルを考案した。これがあれば、観測されたミュー粒子から雲の電場を逆に推測できる。

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ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/042500253/

　武蔵野美術大学の宮原ひろ子准教授などの研究グループは、江戸時代の古典籍に含まれる日々の天気の記録などを調査し、太陽の27日の自転周期が過去300年にわたって日本での雷の発生に影響を及ぼしてきたことを明らかにした。

　太陽の活動は、よく知られている11年周期のほか、長いものでは1000年、2000年といった周期でも変動しており、地球の気候も、そうした長周期の太陽活動の変動と良く一致した変動をしてきたことが分かっている。
しかし、気象のレベルでの太陽活動の影響は、断片的にしか分かっていない。

　太陽の活動の中で最も短い変動周期は、自転による27日周期だ。
自転の影響で、地球に届く光の量や宇宙放射線の量が27日周期で変化する。
このことに着目した本研究グループは、日本における気象、特に雷と、太陽活動との関連を調べた。

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論文情報：【Annales Geophysicae】Solar rotational cycle in lightning activity in Japan during the 18–19th centuries
https://www.ann-geophys.net/36/633/2018/

関連ソース画像
https://pbs.twimg.com/media/DcVniiFU8AQUj2a.jpg

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/20601/

https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20171123-00000007-jij-sctch
　雷で発生したガンマ線が大気中の窒素の原子核に当たって中性子や陽電子を生み出し、さらにガンマ線を発生させる反応を検出したと、京都大や東京大、北海道大などの研究チームが23日付の英科学誌ネイチャーに発表した。

　検出は今年2月6日。東京電力柏崎刈羽原発（新潟県）の敷地内4カ所に設置した高性能な放射線検出器で、沿岸に落雷があった際、エネルギーの高い電磁波であるガンマ線を捉えた。雷による原子核反応は理論的に予想されていたが、明確な証拠を得たのは初めてという。

　雷が起きると、大気中で加速された電子が窒素や酸素に衝突して最初のガンマ線が生じる。


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雷雲から宇宙へ放電 巨大ジェット現象 観測に成功！ハワイ・ジェミニ天文台
2017年07月31日 16時43分

雷雲から上空の宇宙空間に向かって稲妻が光る「巨大ジェット」の撮影に、ハワイの天文台が成功した。

今月23日未明、マウナ・ケア火山にあるジェミニ天文台で観測を行っていた写真家、スティーブ・カレンさんは、火山の北西200キロほどの太平洋上で、巨大な雷雲を発見。

地上から80キロほど上空で、高さ16キロほどに発達した積乱雲内部ではさかんに稲光が光っていたが、そのうち、本来ならば地上に落ちるはずの雷が、雲の上空に向かって放電し始めたという。

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▽引用元：ハザードラボ　2017年07月31日 16時43分
http://www.hazardlab.jp/know/topics/detail/2/1/21341.html

ハワイのジェミニ天文台がとらえた巨大ジェット現象（Steve Cullen/Gemini Observatory）
http://www.hazardlab.jp/contents/post_info/2/1/3/21341/20414016_1349273421859761_1881682181985328943_o.jpg