雷（稲妻）とは？発生メカニズム・危険性・対策をわかりやすく解説

雷（稲妻）の発生メカニズム、人体・建物への危険性、日常と非常時の具体的な対策を図解でわかりやすく解説。安全対策と豆知識も満載。

NHLのチームについては、タンパベイ・ライトニングを参照してください。

第二次世界大戦の戦闘機については、P-38ライトニングを参照してください。

雷は雷雨の時にできる強力な放電です。電流が流れることで空気が非常に熱くなります。急激に熱せられた空気は非常に急速に膨張し、雷が発生します。時々、雷は雲の間で起こる。時々（雨の中で）照明が雲から地面に行く。雲から地面に落ちると、人に当たることがあります。毎年約2000人の人が雷に打たれています。1秒間に約50～100本の稲妻が地球を直撃しています。エンパイアステートビルには年間500回も雷が落ちています。

雷が落ちると、雷の電子を表面がこすり、雷から電気の火花が表面に飛び出します。雷雨の時、下の雲には1億ボルトもの電気が流れています。この電気は、雲の中、地上、別の雲、空中に放出されます。雷は、地上から雲の上に向かって移動することが知られています。1993年には、科学者たちが積乱雲の頂上から上に向かって発射された稲妻を発見しました。

人々はテスラコイルやヴァンデグラフ発電機で雷を作り、研究することができます。

雷（稲妻）とは

一般に「雷（らい）」は、放電によって発生する現象全体を指し、光として見える放電そのものは「稲妻（いなずま）」、それに伴って聞こえる大きな音は「雷鳴（らいめい）」と区別して呼ばれます。放電で流れる電流により、放電経路の空気温度が非常に高温になり、急激な膨張によって衝撃波が生じ、これが雷鳴となります。

発生メカニズム（わかりやすく）

• 積乱雲の中で氷粒子や雹（ひょう）、水滴がぶつかり合うことで電荷が分離します。一般に雲の上部は正、下部は負に帯電する傾向があります。
• 雲底近くに負の電荷が集まると、地表や別の雲との電位差が大きくなり、電気が放電しやすくなります。
• 放電は「ステップ状リーダー（負のリーダー）」という細い放電先導が雲から地面へ向かって進み、地上側からの「正のストリーマー」が結合すると強い「リターンストローク（戻り放電）」が起きて明るく輝きます。戻り放電では数千〜数万アンペアの電流が一瞬で流れ、温度は数万度に達します。
• これにより空気が爆発的に膨張して雷鳴が生じます。また、稲妻は雲内や雲間、雲から地上へ、地上から雲へ向かう上向きの稲妻など、さまざまな形で発生します。

雷の種類（代表的なもの）

• 雲内放電（IC: Intra-Cloud）：雲の内部で起きる放電で、最も一般的。
• 雲間放電（CC: Cloud-to-Cloud）：別の雲へ放電するもの。
• 雲地間放電（CG: Cloud-to-Ground）：雲から地面へ落ちる放電で、人や建物に被害を与えることがある。
• 上向き雷（Upward lightning）：高い塔や建物から上向きに発生することがあり、観測も報告されています。

危険性（どのように危ないか）

• 直接被雷：稲妻が体に直撃すると致命的な損傷を与えることがある。
• 側撃（サイドフラッシュ）：近くに落ちた稲妻が別の経路で人や物体に流れる場合。
• 地面電位差（地面電流）：落雷による電流が地面に広がり、足元の電位差で人が被害を受けることがある。
• 導電経路を通る二次被害：金属や配線を伝わって家電が壊れたり、火災が発生したりする。
• 衝撃波や高温による火傷や聴力障害、神経系の障害を引き起こすことがある。

注意：被害の規模や死亡・負傷者数は地域によって大きく異なります。屋外活動が多い地域では毎年被害例が報告されますので、雷雲接近時の対策が重要です。

身を守るための対策（実践的な行動）

雷雨の際の安全行動を覚えておきましょう。

• 屋内にいる場合：窓やドアから離れてください。水道や金属配管、コード接続のある機器には触れない。電子機器は可能ならコンセントから抜き、雷サージ対策を行う。
• 車や金属で囲まれた車両内：自動車のような金属製の囲いはファラデーケージ効果で比較的安全です。ただし金属部分には触れないでください。
• 屋外にいる場合：開けた場所、孤立した高木、金属の近く、泳いでいる・ボートの上は危険です。低く姿勢を小さくしてなるべく短時間で安全な場所へ避難する。人が密集している場合は足を密着させて姿勢を低くする（地域によっては推奨される行動が異なるため、気象当局の指示に従うこと）。
• 避雷設備の設置：建物には避雷針（避雷設備）、確実な接地、内部の等電位化（ボンディング）とサージ保護装置の導入が効果的です。
• 電子機器の保護：重要機器はサージプロテクターを使用し、雷が近づいたら不要な電源を切る・ケーブルを外すなどの対策を行う。

建物・構造物の保護

専門家による避雷システム設計（避雷針、引下げ導体、接地極）と内部の過電流・過電圧防止が重要です。高層ビルや重要インフラでは、適切な設計と定期的な点検が被害軽減につながります。

実験・研究と教育

人工的に高電圧を作る装置（例：テスラコイルやヴァンデグラフ発電機など）を用いて雷放電の一部を再現し、物理現象や防護技術を研究しています。こうした研究は避雷技術やサージ保護の改善に役立っています。

まとめ（覚えておきたいポイント）

• 稲妻は空気中の大きな電気放電で、高温と衝撃波（雷鳴）を伴う。
• 種類や発生の仕組みを理解すると、危険を避ける行動が取りやすくなる。
• 屋内・屋外それぞれの安全対策を知り、雷警報や気象情報に注意することが大切です。

質問と回答

Q: 稲妻とは何ですか?

Q:雷雨の時に雷が鳴るのはなぜですか?

Q:雷は雲間にしか発生しないのですか?

Q: 年間何人くらいが雷に打たれているのですか?

Q:1秒間に何本の稲妻が地球に落ちているのですか?

Q: 年間500回も雷に打たれている有名なビルはどこでしょう?

Q: 雷はどのようにして作り、研究することができるのでしょうか?

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