雷雲の発生

質問

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%B7
の中で発生のメカニズムに関しての質問です。
この時、雲の上層には正の電荷が蓄積され、下層には負の電荷が蓄積される。とありますが、どうして上が正電荷で下が負電荷なんでしょうか？

回答No.2

noname#24872 · ベストアンサー

>どうして上が正電荷で下が負電荷なんでしょうか？

これは、雷雲中の氷晶の大きさに起因しています。氷には、大きな粒はマイナスに、小さな粒はプラスに荷電する性質があります。雷雲の中では激しい上昇気流が発生していて、小さな氷の粒子は上層まで吹き上げられますが、大きな氷の粒子は下層に留まります。そのため、上が正電荷で下が負電荷になるのです。

ではなぜ氷の粒子径によって電荷のプラスマイナスが分かれるのかが問題になります。この答えはまだ完全には明らかにされていませんが、有力な仮説を紹介します。

氷の粒子の表面は、極めて薄い水の膜で覆われています。水は極一部が水素イオンと水酸イオンに電離していて、この水層中では双方のイオンは自由に動くことが出来ます。しかし水酸イオンより水素イオンの方がはるかに拡散しやすいため、水層から氷層に拡散する水素イオンの量は、水酸イオンの量を上回ります。結局相対的にプラスイオンが減るため、氷の表面の水層はマイナスに荷電します。

雷雲の中で氷の粒が攪拌されると、粒子同士が激しくぶつかり合います。大きな氷の粒子と小さな氷の粒子が衝突すると、衝突の運動エネルギーによって接触した部分の氷が解け、双方の表層にあったマイナスに荷電した水層が混じりあいます。ぶつかった氷の粒子はすぐに離れますが、この時解けた水はより接触面積の広い大きな氷の粒子上に残ります。結局小さな氷の粒子が持っていたマイナスに荷電した水層は、大きな粒子に剥ぎ取られることになります。

この結果、衝突前にはトータルでみれば電荷を持っていなかった二つの氷の粒子は、小さい方が正に、大きな方が負に帯電します。衝突を繰り返すことによって、蓄積される電荷は次第に大きくなっていきます。

この仮説は、定性的には正しいことが証明されています。しかし雷雲中の電荷量の分布を矛盾なく説明できるかどうかについては議論が分かれており、まだ確立した理論にはなっていません。

お礼

クリアな回答ありがとうございます。（以前もお世話になってような。）イオンの拡散性が鍵なのですね。
> しかし雷雲中の電荷量の分布を矛盾なく説明できるかどうかについては議論が分かれており
さらに続きがありそうで、（なかなか世間までは届かないかも知れませんが）今後の展開が楽しみです。

回答No.1

noname#160321

同じサイトの上の方に。
「対地雷には、上向きと下向き、正極性(+CG)と負極性(-CG)の分類があるから、対地雷は結局4種類ある。」
と書いてありますし。
雲と雲の間(落ちてこない雷、こっちの方が遙かに多い)もありますから、「傾向」はあっても「決まり」ではないと思います。
上昇気流と大地のこすれ方で帯電の「方向・傾向」は決まるでしょうけどね。

お礼

回答ありがとうございます。ただ、+CG、-CGに関しては雲の上の方と地面、下の方と地面という解釈ではないかと思うのですが。