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雷鳴は稲妻によって発生する音です。[1] [2] [3]稲妻の距離と性質によって、長く低いゴロゴロという音から突然の大きな破裂音までさまざまです。稲妻によって引き起こされる温度と圧力の急激な上昇により、稲妻の進路にある空気が急速に膨張します。[4]次に、この空気の膨張によって音波の衝撃波が発生し、しばしば「雷鳴」または「雷鳴」と呼ばれます。雷の科学的研究は雷鳴学と呼ばれ、雷に対する不合理な恐怖 (恐怖症) は雷鳴恐怖症と呼ばれます。
語源
現代英語のthunderのd （古期英語のþunorに由来）は浸透音であり、現代オランダ語のdonderにも見られる（中期オランダ語のdonre、古期ノルウェー語のþorr、古期フリジア語のþuner、古期高ドイツ語のdonarを参照。いずれもゲルマン祖語の* þunrazに由来）。ラテン語ではtonare 「雷鳴をとどろかす」であった。北欧神話の神トールの名前は、古期ノルウェー語の雷を意味する単語に由来している。[5]
共通の印欧祖語の語根は*tón-r̥または* tar-であり、ガリア語のTaranisにも見られる。[6]
原因
雷の原因は、何世紀にもわたって推測と科学的調査の対象となってきました。[7]初期の考えでは、雷は神によって起こされると考えられていましたが、古代ギリシャの哲学者は、風が雲にぶつかる（アナクシマンドロス、アリストテレス）や雲の中の空気の動き（デモクリトス）などの自然の原因によるものとしました。 [8]ローマの哲学者ルクレティウスは、雲の中でひょうがぶつかる音によるものだと主張しました。 [8] 19世紀半ばまでには、稲妻によって真空が生成され、その真空が崩壊することで雷と呼ばれるものが発生するという説が受け入れられました。[7]
科学者たちは20世紀以来、雷鳴は雷の通り道にあるプラズマの急激な熱膨張によって生じる空気中の衝撃波から始まるはずだという点で一致している。 [9] [8]スペクトル分析によって測定された雷の通り道内の温度は、その50μsの存在期間中に変化し、約20,000 Kの初期温度から 約30,000 Kまで急激に上昇し、その後約10,000 Kまで徐々に低下する。平均は約20,400 K（20,100 °C、36,300 °F）である。[10]この加熱によって急激な外向きの膨張が起こり、音が伝わる速度よりも速い速度で周囲の冷たい空気に衝突する。結果として生じる外向きのパルスが衝撃波であり、[11]原理的には爆発や超音速航空機の前面で形成される衝撃波に似ている。雷の音圧レベルは、発生源の近くでは通常は165～180dBですが、場合によっては200dBを超えることもあります。[12]
模擬雷の実験的研究は、このモデルとほぼ一致する結果を生み出しているが、その過程の正確な物理的メカニズムについては議論が続いている。[13] [9]また、雷のプラズマに作用する膨大な電流の電気力学的効果に依存する他の原因も提案されている。 [14]
結果
雷の衝撃波は、物的損害[7]や、近くにいる人の内臓挫傷などの傷害を引き起こすのに十分である。[15]雷は近くにいる人の鼓膜を破裂させ、永久的な聴力障害を引き起こす可能性がある。[7]そうでなくても、一時的な難聴につながる可能性がある。[7]
種類
Vavrekら（nd）は、雷の音は大きさ、持続時間、ピッチに基づいていくつかのカテゴリーに分類されると報告している。[7] 雷鳴は0.2～2秒続く大きな音で、高音を含む。ピール音は大きさとピッチが変化する音。ロール音は大きさとピッチが不規則に混ざった音。ゴロゴロ音は大きさが小さく、長く（最長30秒以上）続き、ピッチが低い。[16]
逆転雷は、気温逆転中に雲と地面の間で雷が発生したときに発生します。その結果生じる雷音は、非逆転状態で同じ距離から発生する雷音よりも大幅に大きな音響エネルギーを持ちます。気温逆転状態では、地面近くの空気は上空の空気よりも冷たくなります。逆転は、暖かく湿った空気が寒冷前線の上を通過するときによく発生します。気温逆転状態では、音エネルギーは非逆転状態のように垂直方向に拡散することが防止され、地面近くの層に集中します。[17]
対地雷（CG）は、通常、地面から雲に向かう2回以上の戻り雷撃から構成されます。後から戻ってくる雷撃は最初の雷撃よりも音響エネルギーが大きくなります。[18]
感知
雷鳴と稲妻の最も顕著な特徴は、雷鳴が聞こえる前に稲妻が見えることです。これは、光の速度が音速よりもはるかに速いことに起因しています。乾燥した空気中の音速は、20℃（68℉、293K）で約343m/s（1,130フィート/秒）または1,236km/h（768マイル/時）です。[19]
これは約 3 秒/km (4.8 秒/マイル) に相当します。「1001...1002...」と言うのは、特定の稲妻の閃光を感知してから雷鳴を感知するまでの秒数を数える便利な方法です (安全のために稲妻の接近度を測るのに使用できます)。落雷からの距離を推定するには、数えた秒数をマイルの場合は 5 で割り、[20]キロメートルの場合は 3 で割ります。
非常に明るい稲妻の閃光と、ほぼ同時に鳴る鋭い雷鳴、つまり雷鳴は、落雷が非常に近かったことを示しています。
近距離雷は、最初はカチッという音や布を引き裂くような音、次に大砲の発射音や大きな破裂音、そして連続的なゴロゴロという音が続くと説明されています。[7]最初に聞こえる音は雷の先駆部分から、次に帰線の近くの部分から、そして帰線から遠くの部分から聞こえます。[7]
参照
参考文献
- ^ 「悪天候101：雷の基礎」。nssl.noaa.gov 。 2019年10月23日閲覧。
- ^ 「サンダーの事実」。factsjustforkids.com 。 2019年10月23日閲覧。
- ^ 「雷の音」. weather.gov . 2019年10月23日閲覧。
- ^ 「雷と雷鳴の原因は何ですか?」NOAA。2022年。
- ^ 「thunder」。オックスフォード英語辞典（第2版）。オックスフォード、イギリス：オックスフォード大学出版局。1989年。
- ^ マタソヴィッチ、ランコ。『祖ケルト語の語源辞典』ライデン、オランダ：ブリル。2009年、384ページ。ISBN 978-90-04-17336-1
- ^ abcdefgh Vavrek, RJ; Kithil, R.; Holle, RL; Allsopp, J.; Cooper, MA (2006年7月17日) [2006年4月4日]. 「セクション6.1.8：雷の科学」. National Lightning Safety Institute. 2006年7月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年6月11日閲覧。
- ^ abc Heidorn, KC (1999). 雷: 天の声。http://www.islandnet.com/~see/weather/elements/thunder1.htm から取得
- ^ ab Rakov, Vladimir A.; Uman, Martin A. (2007). Lightning: Physics and Effects . Cambridge, England: Cambridge University Press . p. 378. ISBN 978-0-521-03541-5。、
- ^ Cooray, Vernon (2003).稲妻の閃光. ロンドン:電気技術者協会. pp. 163–164. ISBN 978-0-85296-780-5。
- ^ 「雷」。ブリタニカ百科事典。2008年6月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年9月12日閲覧。
- ^ 「極限音圧レベルデシベル表」 。 2020年12月13日閲覧。
- ^ マクゴーマン、ドナルド R.; ラスト、W. デイビッド (1998)。嵐の電気的性質。オックスフォード大学出版局。pp . 102–104。ISBN 978-0195073379. 2014年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9月6日閲覧。
- ^ P Graneau (1989). 「雷の原因」J. Phys. D: Appl. Phys . 22 (8): 1083–1094. Bibcode :1989JPhD...22.1083G. doi :10.1088/0022-3727/22/8/012. S2CID 250836715.
- ^ フィッシュ、レイモンドM（2021）。「熱および機械的衝撃波による傷害」。ロバートE・ナボーズ（編）著。電気傷害：工学、医学、法的側面。アリゾナ州ツーソン：弁護士＆裁判官出版。220ページ。ISBN 978-1-930056-71-8。
- ^ 「雷の事実」。子供向けの早わかり。2022年。
- ^ Dean A. Pollet および Micheal M. Kordich (2013-04-08)。「海軍爆発物処理技術部 (Naveodtechdiv) に設置された音響強度予測システム (SIPS) のユーザー ガイド」(PDF)。システム部門、2000 年 2 月。dtic.mil。2013 年 4 月 8 日時点のオリジナルからアーカイブ。
- ^ 「雷の種類」。NOAA国立暴風雨研究所。2022年。
- ^ 化学と物理のハンドブック、第72版、特別学生版。ボカラトン：ケミカルラバー社、1991年、p.14.36。ISBN 978-0-8493-0486-6。
- ^ 「雷を理解する：雷」。国立気象局。2022年。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、雷に関連するメディアがあります。
WikiquoteにThunderに関連する引用句があります。
Wikibooks には、工学音響学/雷音響学に関する書籍があります。
- 雷の科学 2007-10-15ウェイバックマシンにアーカイブ—国立雷安全研究所
- サンダー：稲妻の子、キース・C・ハイドーン博士、ACM著
- 嵐：バイノーラルオーディオでの雷の音