雷の発生原理・仕組み

空がピカッ！
ゴロゴロ……そしてドカーン！と鳴り響く雷。
誰でも一度は「うわ、怖っ！」って体がビクッとなった経験、ありますよね。

でもですね、ここでちょっと立ち止まって考えてみてください。
そもそも、雷ってどうして起こるんでしょうか。
空が一瞬で光るって、あれは何が光っているのか。
ゴロゴロ鳴る音は、ただの大きな音……というわけでもないんです。

じつは雷、「たまたま空で光って鳴っている自然現象」ではありません。
雲の中では、私たちの想像以上に激しいやり取りが起きているんです。

その「激しいやり取り」により、空の中でたまった電気が限界を超えた結果として起こる、大規模な放電現象──それが雷なんですね。

ただ光っているだけ。
ただ音が鳴っているだけ。

そう見えていた雷の正体は、実は空を舞台にした電気の大暴れだったというわけです。

このページでは、その「激しいやり取り」の中身について掘り下げてみていきますよ！

雷の出発点は「積乱雲（せきらんうん）」

ワルシャワ上空に広がるかなとこ雲の積乱雲
上昇気流で雲頂が広がり、氷粒の衝突が増える。すると電荷分離が進み、雷が起きやすい構造になる。
出典：『Cumulonimbus incus over Warsaw, Poland』-Photo by Kamil Nowacki／Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0

雷の舞台になるのは、積乱雲。
夏になるとモクモクっと急に育つ、あのやたらと背の高い雲ですね。

日本では、その形が入道（僧侶）の頭に似ていることから、「入道雲」なんて呼ばれることもあります。
見た目はのどかでも、中身はかなり荒っぽい存在です。

この積乱雲、どうやってできるかというと、ポイントは強烈な上昇気流。
地面付近のあたたかく湿った空気が、一気に空へ引き上げられて、雲が縦にグングン成長していく──そんな仕組みです。

雲で起こる変化が肝！

積乱雲の電荷分布と放電を示す模式図
積乱雲の内部では、プラスとマイナスの電荷がはっきり分かれて分布している。
上部には主にプラス、下部にはマイナスがたまり、その差が大きくなりすぎると、均衡を取ろうとして放電が発生する。
出典：『Distribuicao de cargas em cumulonimbus 01』-Photo by WOtP／Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0

さて、この積乱雲の中では何が起きているのか。
ここが雷の正体に直結する、大事なポイントです。

雲の内部では

• 水の粒や氷の粒が激しく上下に動き回り
• ぶつかり合うことでプラスとマイナスの電気が分かれていく

という現象が起きています。

イメージとしては、服をこすったときにバチッとくる静電気。
あれのとんでもなくスケールが大きい版ですね。

その結果

• 雲の上のほうにはプラスの電気
• 雲の下のほうにはマイナスの電気

がたまっていきます。

雲の中は、もうビリビリに偏った「電気のかたより」状態。
いつ爆発してもおかしくない、緊張感たっぷりの空間になっているんです。

地面にも変化が起きてる！

積乱雲内部の電荷分離（上部プラス・下部マイナス）
積乱雲の上部が正、雲の中〜下部が負に偏ると、その影響で地面側には逆向きの電荷が引き寄せられ、地表の電気状態が変化していく。雲の接近にともなって地上との間に強い電場が生まれ、人や建物、樹木の周囲でも電気的な緊張が高まっていくのである。
出典：『Charged cloud animation 4a』-Photo by U.S. Government (NOAA)／Wikimedia Commons Public domain

さらに話は、空だけでは終わりません。

雲の下側にマイナスの電気が大量にたまってくると、それに引き寄せられる形で、なんと地面の表面はプラスに帯電しはじめます。

木、建物、鉄塔、そして地面そのもの。
見えないところで、しっかり雷の準備が進んでいるわけです。

ここで、最大の見せ場がやってきます。

マイナスとプラスの電気が限界まで引き合い、「もう我慢できない！」となった瞬間、一気に放電が起こる

このドカーン！という一瞬の放電現象。
これこそが、私たちが目にする雷の正体なんですね。

雷は「空気をぶち破る放電」だった！

雷の放電路がプラズマ化して伸びる過程
雷では、本来は電気を通さない空気が、先行放電（ステップドリーダー）によって電離され、絶縁が破れてプラズマ状態へ変化していく。このとき刻まれる細い導電路（プラズマの道）が地上側の上向き放電とつながると、空気の絶縁破壊が完成し、大電流が一気に流れて強い発光として雷が現れる。
出典：『Lightning formation』-Photo by National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)／Wikimedia Commons Public domain

ふだん私たちが吸っている空気って、じつは電気を通しにくい＝絶縁体なんです。
普通は電線みたいに、ビリビリ電気が流れるものじゃありません。

でもですね…
雲と地面のあいだに電気がたまりにたまりすぎると、話は一気に変わります。
もう空気のほうが耐えきれなくなるんですね。

するとどうなるかというと、 空気の「絶縁状態」を力づくで突き破って、電気が一気に走り出す。
バリバリバリ〜ッ！と、目に見えるほど激しい動きです。

これが、私たちが目にする雷の光──稲妻。
空を切り裂くようにピカッと光る、あの正体です。

雷鳴の正体とも関係

そして、ここからが音の話。
稲妻が走るとき、電気は周囲の空気を一瞬で超高温に加熱します。
その温度、なんと3万度以上。
太陽の表面よりも高いくらいの、とんでもない熱です。

その結果

• → 空気が一気に熱せられて
• → 風船みたいに爆発的にふくらみ
• → その衝撃が音となって伝わる

これが、 「ゴロゴロ……ドーン！」と鳴り響く雷鳴の正体。

つまり、雷の光は電気そのもの、雷の音は急激にふくらんだ空気の衝撃波というわけです。

まとめると…雷は空のケンカ！

ここまで見てきた雷のしくみ。
難しそうに見えて、流れを追うと意外とシンプルなんです。

積乱雲が育って、雲の中と地面でプラスとマイナスの電気がたまっていく。
そして、もう我慢できない！という瞬間がやってくる──
そんな一連の出来事でした。

これまでお話してきた雷の発生過程を、あえてざっくり一言で言ってしまうなら。

空の中で電気がケンカして、耐えきれなくなって一気に放電した現象
という表現が、いちばん近いかもしれません。

ピカッと光って
ゴロゴロ鳴って
ドカーンと響く

その一瞬の裏側では、 空全体を巻き込んだとてつもないエネルギーのやり取りが起きているんです。

自然の力って、本当にすごいですよね。
何気なく見上げた空の出来事が、ここまでダイナミックだと思うと、雷を見る目も少し変わってくるはずです。