らいうん（雷かみなりを おこす くも）の 中では、こおりの つぶが ぶつかり あって います。小さな こおりの つぶと、 大きな こおりの つぶが こすれ あう ことで、くもの 上と 下で、プラスと マイナスの でんきに わかれて いきます。 ふうせんを かみの毛に こすりつけると、でんきが たまって かみの毛が ふわっと たつ ことが ありますね。 あれと にた ことが、くもの 中でも おきて いるのです （ただし、くもの 中では もっと ずっと おおきな スケールで おきて います）。

くもの 上の ほうに プラスの でんき、下の ほうに マイナスの でんきが たまって いくと、じめんとの あいだで いっきに でんきが ながれます。これが 雷かみなりです ［1］。

氷の粒がこすれ合う

雷を起こす雲（積乱雲）の中では、小さな氷の粒（氷晶）と、大きな氷の粒（あられ）がぶつかり合っています。このこすれ合いによって、小さな氷の粒はプラスの電気を、大きな氷の粒はマイナスの電気を帯びることがあります。

雲の上下で電気が分かれる

プラスの電気を帯びた軽い氷の粒は雲の上のほうへ、マイナスの電気を帯びた重いあられは雲の下のほうへと運ばれていきます。こうして雲の上と下で電気のかたよりが大きくなり、限界をこえると、雲と地面のあいだで一気に電気が流れます。これが雷です［1］。

積乱雲の内部では、小さな氷晶と、比較的大きな氷の粒であるあられが衝突をくり返しています。この衝突により、氷晶は正（プラス）に、あられは負（マイナス）に帯電するという、「着氷電荷分離」と呼ばれる過程が起きていると考えられています［1］。

正に帯電した軽い氷晶は上昇気流で雲の上層へ運ばれ、負に帯電した重いあられは雲の下層にとどまります。この結果、雲の上層に正電荷、下層に負電荷が蓄積されます。電荷のかたよりが大きくなり、間にある空気の絶縁が電気の力に耐えられなくなると、放電が発生します。これが雷です［1］。

雲の中で でんきの かたよりが おおきく なると、目に 見えない、でんきの とおり道が、雲から 少しずつ じめんに むかって のびて いきます。

この みちすじが じめんに とどくと、じめんから くもへ、 ものすごい でんきが いっきに ながれます。 わたしたちが 目に する、あの まぶしい 光は、この しゅんかんに 出る ものです［1］。

見えない道が少しずつのびる

雲の中で電気のかたよりが大きくなると、目に見えない電気の通り道が、雲から少しずつ、階段を下りるように地面に向かってのびていきます。この通り道を「ステップトリーダー」と呼びます。

地面からも道がのびて、つながる

この通り道が地面に近づくと、地面の高い場所からも、むかえに行くように別の道がのび始めます。2つの道がつながると、その通り道を通って、地面から雲に向かってものすごい量の電気が一気にかけあがります。私たちが目にするあのまぶしい光は、この瞬間に発生するものです［1］。

落雷は大きく3つの段階を経て発生します。まず、雲の中で電荷のかたよりが大きくなると、「ステップトリーダー」と呼ばれる、階段状に断続的にのびる先駆放電が、雲から地上に向かって進んでいきます［1］。

ステップトリーダーが地上に近づくと、地上の突起物などから「ストリーマ」と呼ばれる上向きの放電が発生し、両者が接続します。この接続が完了すると、確立された電離した通り道を通って、地面から雲に向かって大電流が一気に流れる「主雷撃（リターンストローク）」が発生します。私たちが視認する強い閃光は、この主雷撃によるものです［1］。

雷かみなりが とおった みちすじの まわりの 空気は、いっしゅんで やく2まんどから 3まんどまで あつく なります ［1］。太陽の ひょうめんより あつい おんどです。

空気は あつく なると、いっきに ふくらもうと します。 この きゅうな ふくらみが、まわりの 空気を つよく ふるわせて、あの おおきな 音を 生み出すのです。

太陽の表面より熱くなる

雷が通った道のまわりの空気は、1秒よりずっと短い時間で、局所的に2万〜3万℃まで熱くなります［1］。これは太陽の表面温度（約6000℃）のおよそ5倍にあたる熱さです。

急な膨張が音を生む

空気は急に熱くなると、爆発するように一気にふくらもうとします。この急激な膨張が、まわりの空気を激しく振動させる衝撃波を生み出し、これが私たちの耳に届く「ゴロゴロ」という雷鳴になります。

主雷撃が始まってから1マイクロ秒後には、放電路の大気は局所的に2万〜3万℃という高温に達します［1］。これは太陽の表面温度（約6000℃）のおよそ5倍にあたります。空気はふだん電気をほとんど通しませんが、主雷撃では非常に大きな電流が、電離してもなお高い抵抗を持つ細い通り道に一気に流れこむため、このような急激な発熱が起こります。

この急激な加熱によって、放電路の周囲の空気は爆発的に膨張し、その圧力変化が周囲の空気を強く振動させる衝撃波を発生させます。この衝撃波が伝わる過程で音波に変化したものが、私たちが耳にする雷鳴です［1］。

光は、1びょうかんに やく30まんキロメートルも すすみます。 でも 音は、1びょうかんに やく340メートルしか すすみません。

光の ほうが、音より ずっと ずっと はやいので、雷かみなりが おちた その しゅんかんに、まず 光だけが すぐに とどき、おくれて 音が とどく、と いう わけです。

光は音よりずっと速い

光は、1秒間に約30万キロメートルも進みます。地球を1秒間に7周半もできる速さです。音は、1秒間に約340メートルしか進みません［2］。

花火と同じしくみ

光の速さは音の速さのおよそ90万倍にもなります。そのため、雷が発生したその瞬間に、光はほぼ一瞬で私たちの目に届きますが、音は少し遅れて耳に届くのです。遠くの花火を見たとき、光ってから少し遅れて「ドーン」という音が聞こえるのも、まったく同じしくみです。

光は真空中を1秒間に約30万キロメートル（正確には秒速29万9792.458キロメートル）進みますが、空気中の音速は気温15℃でおよそ秒速340メートルです［2］。両者の速さにはおよそ90万倍の開きがあります。

このため、雷放電が発生した瞬間、光はほぼ瞬時に観測者に到達しますが、音は音速でしか伝わらないため、光より遅れて到達します［1］。この時間差が、雷が光ってから雷鳴が聞こえるまでのタイムラグの正体です。

光ってから 音が とどくまでの びょう数を かぞえると、 雷かみなりまでの きょりを だいたい けいさんできます。

1びょうで、音は やく340メートル すすむので、かぞえた びょう数に 340メートルを かけざんすると、だいたいの きょりが わかるのです［2］。

秒数を数えるだけで分かる

光ってから音が届くまでの秒数を数えれば、雷までのおよその距離が分かります。

「秒数×340メートル」で計算する

音は1秒間に約340メートル進むので、「数えた秒数×340メートル」で、だいたいの距離が計算できます［2］。たとえば、光ってから音が聞こえるまで10秒だったら、340×10で約3400メートル、つまり雷が約3.4キロメートル先で発生したと考えられます。

音速を秒速340メートルとすると、光ってから雷鳴が聞こえるまでの秒数に340をかけることで、落雷地点までのおよその距離（メートル）を求めることができます［2］。

たとえば、稲光を見てから10秒後に雷鳴が聞こえた場合、340×10＝3400メートル、つまり約3.4キロメートル先で落雷が発生したと推定できます。光の到達時間は音に比べて無視できるほど短いため、この計算では考慮していません。

雷かみなりの でんきの とおり道は、まっすぐな 1本の せんでは なく、ジグザグに まがったり、えだ分かれしたり して います。

みちすじの ばしょに よって、わたしたちまでの きょりが ちがうので、音が とどく じかんも すこしずつ ずれます。 だから、いっしゅんの 音では なく、ゴロゴロと ながく つづく 音に きこえるのです。

まっすぐではない、電気の通り道

雷の電気の通り道は、まっすぐな1本の線ではなく、ジグザグに曲がったり、枝分かれしたりしています。

場所ごとに届く時間がずれる

通り道のさまざまな場所で音が発生しますが、それぞれの場所から私たちまでの距離が違うため、音が届く時間も少しずつずれます。近い部分の音は早く、遠い部分の音は遅れて届くため、いくつもの音が重なり合い、一瞬の音ではなく、ゴロゴロと長く続く音に聞こえるのです［1］。

雷放電路は、大小さまざまな長さの直線状の放電路がつながり、ジグザグに屈曲したり枝分かれしたりしています。雷鳴は、これら放電路の各部分で瞬時に発生した多数の音響パルスが重なり合いながら伝わり、観測点に近い部分から順に到達することで生じます［1］。

放電路のうち観測者に近い部分の音は早く届き、遠い部分の音は遅れて届くため、単一の破裂音ではなく、時間的に引きのばされ、周波数の低いゴロゴロという音として聞こえます。上空の複雑な気温分布による音の屈折も、この響き方に影響すると考えられています［1］。

雷かみなりは とても きけんです。おとが 聞こえたら、 すぐに じょうぶな たてものの 中に にげましょう。

あんぜんな ばしょで できる こと

• 光ってから 音が とどくまでの びょう数を かぞえる。 まどから はなれた へやの 中で、あんぜんに かぞえて みましょう。
• 花火の 光と 音の ずれを かんさつする。 花火たいかいに 行く きかいが あったら、光ってから 音が とどくまでの じかんを かぞえて みましょう。

雷は非常に危険です。雷が聞こえたら、すぐに頑丈な建物の中に避難しましょう。木の下は危険なので避けてください。

安全な場所でできること

• 光ってから音が届くまでの秒数を数える。窓の中から、安全に数えてみましょう。
• 花火の光と音のずれを観察する。花火大会に行く機会があったら、光ってから音が届くまでの時間を数えてみましょう。

雷は人体にも危険を及ぼす自然現象です。雷鳴が聞こえたら、頑丈な建物や自動車の中など、安全な場所に避難してください。

手を動かして確かめる

• 光ってから音が届くまでの秒数を数える。安全な室内から、稲光と雷鳴の時間差を数えてみましょう。340をかけると、おおよその落雷距離が分かります。
• 気象庁の雷ナウキャストを見てみる。気象庁の公式サイトでは、雷の活動状況をリアルタイムで確認できる情報が公開されています。

一次情報にあたる

雷の放電メカニズムは、いまも観測・研究が続いている分野です。気象庁や大学の研究機関が公開している資料を読むと、より詳しい物理過程を知ることができます。