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雷の接近を知る(1)

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雷というのは、「雷が来そうな空だなー」と思っていると、たいがい来るものです。私の住んでいる地方では、積乱雲というより、西から北の空が黒い雲に覆われだすと雷雨になります。
みなさんの所にも、雷雨になる空模様があると思います。
また、激しい雷雨になる空模様というのもあります。
住んでいる、或いは遠くの親戚の所などの雷雨になる空模様を集めてみるのもおもしろいのでは?

注意:雷が近づいて来たら家の中に入りましょう。
雷は、雨が降り出す前の方が激しい落雷が多いものです。
(雨が降り出すと空気が電気を通しやすくなるので、雷雲と地面との間の電位差が小さくなる)

雷の接近を知る(2)
雷は、電気が空気中を流れる現象です。
太陽熱により地面が温められ、地面付近の空気が熱くなります。
熱い空気は軽いので、上昇します。
そのとき、周りの空気と摩擦し、その結果として電気をおびます。
その電気がたいへん大きくなったとき、空気の絶縁をやぶって流れます(放電)。
そのときに、光と音が同時に出ます。

準備はこれくらいにして、今回は、その光と音で雷の接近を知ることにしましょう。
光と音はどちらが速いでしょうか?
光速と音速。
光の方が速いですね。
どのくらいなのか忘れてしまったので、広辞苑で調べて見ると、音は、大気中なら、気温0度1気圧で毎秒331.45メートル。
気温が1度上がるごとに0.61メートル増します。
光は、真空中を、29.9792458万キロメートルです。

次に簡単な算数をしてみましょう。
あなたから2000メートル離れた、ある場所で、かみなりが空気をやぶりました(放電)。
同時に強い光と大きな音が出ました。
光と音は、何秒後にあなたの眼と耳に入るでしょうか?
気温は28度でした。

光から計算してみましょう。
光は1秒間に、29.9792458万キロメートル進むのですから、2000メートル(=2キロメートル)進むのにかかる時間は、2キロメートルを29.9792458万キロメートルで割ればいいですね。
私は計算しません。
でも、出来ないと思われるのも困るので、割られる方と割る方にキロメートルがついているので、両方からとってしまいましょう。
2割る29.9792458万になります。
万というのもじゃまなのでとりましょう。
29.9792458万=299792.458
それで
2割る299792.458になります。
さて、鉛筆と紙だけで計算できますか?
電卓があるって! まあ、電卓でもいいでしょうけど、鉛筆と紙でも計算できないとねえ。
答えは、0.000006671281904・・・・・・・・秒

音が2000メートル進む時間を計算してみましょう。
音は気温によってスピードが違うので、気温28度で1秒間に進む距離を計算しましょう。
気温が1度上がるごとに、0.61メートル進むのですから28度で増えるスピードは、(28-0)×0.61メートル
それに0度でのスピード331.45メートルをたして、
331.45+(28-0)×0.61=348.53
2000メートル進むのにかかる時間は、2000割る348.53で出ますね。
5.738386・・・・・秒

光は一瞬に届くのに、音は5.7秒もかかる計算になります。

ここで、何か気づきませんか?
光と音の届く時間を測れば、雷までの距離が分かりそうですね。
そして、光が届く時間は計算しなくてもよいことに。

この研究でのポイントですが

  • 光(稲光)が来たてから音(雷鳴)が来るまでの時間を計る
    どうしたら正確に計れるか?
  • 計算はどこまで正確にするか? できるのか?
    算数や数学ではありません。これは科学です。
    誤差0.2秒(たとえば、実際は1.5秒なのに1.4秒あるいは1.6秒と測ること)までしか正確に測れなかったら、8桁(けた)の電卓を使って答えも8桁出して意味があるのでしょうか?

注意:雷はたいへん危険です。外での観察はやめましょう。
高い建物、樹木のそばも危険です。室内で観察しましょう。

雷の接近を知る(3)
テレビがデジタル方式になる前には、雷が来る前には、テレビの画面が乱れました。
テレビ画面が乱れる原因は、雷が、光や音のほか、電波を出すためです。
ですから、テレビを観ていれば、雷の接近がわかりました。
デジタル方式は妨害電波の影響を受け難いので、現在のテレビは雷の接近を知るためには使えません。
現在、雷の接近を知るのに使えるのは中波を使ったAMラジオです。
注意:雷が近づいて来たら、テレビのアンテナ線に近づかないで下さい。
アンテナに雷が落ちなくても、アンテナに高い電圧が流れる危険があります。


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