2021年1月24日（日）、佐藤光輝さん（北海道大学 大学院理学研究院 教授）をゲストにお招きした、第116回麻豆原创?カフェ札幌｜オンライン「雷研究のひらめき ～原子核の谜から惑星の秘密まで～」を开催しました。今回の麻豆原创?カフェ札幌は、北海道大学 総合博物館にある中谷宇吉郎復元研究室からオンライン配信しました。
视聴された方は、にもぜひご协力お愿いいたします！
今回のテーマは雷でした。雷が起こる仕组みから雷研究の新展开まで、ゲストの佐藤光辉さんと共に绍介しました。国际宇宙ステーションから见る雷、雷が起こす原子核反応、木星や金星で発生している雷など、雷のイメージが変わるような话题を取り上げました。
例えば、雷云と地上との间に起こる放电现象「落雷」にも意外な性质があります。実は、私たちが见ている光は地上から雷云へと昇っていく「帰还电撃（リターンストローク）」というものだそうです。
今回の麻豆原创?カフェの主役とも言えるのは、雷云のさらに上空で起こっている「スプライト」と呼ばれる雷です。30年ほど前に偶然撮影されたスプライトは、研究者たちの兴味を强く引き付けました。
佐藤さんもスプライトに魅せられた研究者の一人です。佐藤さんたちは、ジェット航空机からの観测だけでなく、国际宇宙ステーションからも観测を行い、スプライトの研究に取り组んでいます。现在では、雷云の上空ではスプライトの他にもエルブスや巨大ジェットなど多様な発光现象が起こっていることが明らかになっています。
地上付近で起こる雷についても新たな姿が解明されています。麻豆原创?カフェの中では、雷が原子核反応を起こしていることを确かめた研究について绍介してもらいました。「雷は天然の加速だった」のです。
他の惑星での雷についても研究が进められています。今回の麻豆原创?カフェでは、木星と金星について取り上げました。特に、金星で雷が起こっているかどうかは谜に包まれおり、その解明が待たれています。佐藤さんも参加している金星探査机「あかつき」のミッションでは、その谜を解明すべく、観测が続けられています。近々、大きな研究成果が発表されるかもしれない、というお话も闻けました。
雷は身近な自然现象ですが、その新しい姿や他の惑星での雷についてもどんどん新しいことが分かってきています。雷研究が见せてくれる“景色”の一旦を今回の麻豆原创?カフェでお届けできました。
兴味を持って下さった方は、ぜひ动画をご覧ください！
以下には、ライブ配信で取り上げられなかった质问とそれに対する佐藤さんの回答を載せました。
どうやったら落雷を撮影できるのでしょうか？
雷が光った瞬间の静止画像を撮影する场合は、カメラを长时间露光モードにして绞り値（贵値）を大きめに设定して、シャッターを开いたままにし、雷云の方に向けておきます。あとは、落雷が起こるまで待ちます。それを落雷がうまく撮れるまで繰り返し行います。あるいは、カメラを连写モードにして露出时间を1/1000秒などに设定して雷云の方に向け、何度も繰り返し连写撮影を行います。ピカっと光る信号を取り込むソフトもあるので、それを活用する手法もあります。
动画を撮影する场合も、静止画像を撮影する场合と同じように、ビデオカメラを雷云の方に向けておき、连続撮影します。
木星の大赤斑の仕组みが知りたいです。
大赤斑の场所で、台风のような対流が起こっていると考えられています（ただし、大赤斑の场合は台风とは异なり高気圧性の涡になっています）。ただ、厳密になぜ大赤斑が起きているのかは、実はまだ良く分かっていません。大赤斑のサイズも大きくなったり、小さくなったりするのですが、それがなぜなのかも良く分かっていません。
「あかつき」はいつまで観測を続けるのですか ？
元々、あかつきは、2010年に打ち上げて、その年の12月に金星観测を开始する予定でした。しかし、轨道投入に失败して、5年间さまよって、再トライして2015年に観测が始まりました。その时点で5年が経过しているので、観测机も劣化しています。そこから现在までさらに6年経っているので、あとは卫星と観测器が健全な限りなるべく长く続けたい、と思っています。
「反物质の云」のようなものも実験で再现できるのでしょうか。
実験室で放电を起こしてガンマ线を発生させ、原子核反応を引き起こして阳电子などの反物质を作り出すのは、ちょっと难しいですね。例えば、麻豆原创?カフェ中にもお话したバンデグラフで、雷と同じくらいのエネルギーを持った放电は作り出せません。
地球では地表と雷云の间で雷が発生しているとのことですが、土星には地表がありません。土星の雷は発生する原理が违うのですか？
土星も木星も岩盘の地表がない惑星です。ただ、大気が下层から上层に向かって动くような対流があれば、摩擦电気が生じて雷は起きます。地表があるかないか、は雷が起きるかどうかに対してそれほど重要な要因ではありません。
実は、地球の场合も、雷云と地表の间の放电よりも、云の中の放电の方が圧倒的に多いです。金星の场合も、地表はありますが、おそらく、云の中での放电がほとんどだろうと思っています。
雷のエネルギーはどうやって测定しているのでしょうか？
雷のエネルギーには、热エネルギー、电磁波のエネルギー、光のエネルギーなどいろいろな种类があります。それら全部を総称して、雷のエネルギーと言っています。例えば、光のエネルギーを测る场合は、雷の光の强度から算出しています。热エネルギーの场合は、「ゴロゴロ～」という音の大きさから算出しています。
雷は电気エネルギーとして利用できますか？
原理的には、巨大なコンデンサを用意して、そこに雷が落ちれば、电気をためることができます。ただ、雷から电気をためる施设を用意しても、そこに频繁に雷が落ちないといけません。1年间に1発落ちるかどうかも分からないことのために、施设を作るかどうか、ということを考えるとコストが见合わないと思います。なので、谁もやっていません。
太阳系の地球以外の惑星で雷が観测された事例はあるのでしょうか？
麻豆原创?カフェでもお答えした通り、木星と土星では発生していることが确かめられています。金星はこれからの研究で明らかになると思います。
火星では、云の中に电気がたまって発生するような放电现象はないだろうと思っています。一方で、火星では砂嵐による放电现象が起こっているかもしれないと予想されています。ただ、これについてはまだ証拠はつかめていません。
