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◇摩擦と氷と雷と

雷の電気は摩擦によるものだとされます。

ただ、実際にはまだ何も解明されていないということです。

幾つか仮説を立ててみました。

メカニズムとして重要なのは

  • 雲中での帯電した粒子が生成される仕組み
  • 帯電した粒子の群れを雲の下部にマイナス、上部にプラスと分ける仕組み
です。

帯電粒子ができるだけでは意味がなく、空間に同数のマイナス帯電粒子と プラス帯電粒子が漂っているだけでは雷は発生しません。
マイナスの群、プラスの群に分けられて初めて雷を生み出すことができるのです。

 温度の異なる氷同士の摩擦

氷と氷の摩擦で氷は帯電するでしょうか?

残念ながら帯電列表 (◇静電気:進歩の止まった科学世界参照) には氷がありません。

あったところで同じもの同士の摩擦で帯電するという ことが考えられるでしょうか?

◇静電気:進歩の止まった科学世界 で述べたように、帯電列というのはかなりいい加減で、 同じものでも形状などによって列の中の位置が変わって しまうのです。
ということは、同じ素材でも、場合によっては、列の 2箇所に入る、即ち帯電するのです。氷と氷で 帯電する可能性は十分あることを、帯電列の いい加減さは示しているのです。

冷たい氷と暖ったかい氷の摩擦。
いえいえ、とても冷たい氷 とそこそこ冷たい氷の摩擦を考えてみます。

直感的にはより温度の低い氷の方がより電子を 硬く引き付けていそうで、摩擦(結合と分離)によって マイナスに帯電しそうに思えます。
温度の高い方はプラスに帯電します。

ついでに温度の低いマイナスに帯電した氷は温度の高い氷の一部を 剥ぎ取り、重くなり下に落ち、プラスに帯電した氷は上昇気流 で上へ運ばれる。
つまり気流は、性質の異なる氷をぶつけ帯電させるだけでなく、 マイナスの氷とプラスの氷を空間的に大きく離す役割もする。

細かく食い抱いた氷を色々な温度にして ぶつけあう試験は簡単にできるのでは ないでしょうか?

 大きさ/重さの異なる氷同士の摩擦

大きさの異なる氷粒子の摩擦ではどうなるでしょう。

氷の粒子が衝突すると、電子がたたき出される。電子は直ぐに粒子に 戻るが、そのとき大きな粒子に飛び込む確率が少しだけ高い。
このわずかな確率の差により大きな粒子がマイナスに、小さな 粒子がプラスに帯電する。

上昇気流の中で小さな粒子は上昇し大きな粒子は下降する。

 形状の異なる氷粒子の衝突

雪の形を見れば分かるように、氷の結晶は さまざまな形状を採ります。

形状の差により帯電の仕方が変わることは 十分に考えられます。

例えば、細かな針状のものを出している結晶は 電子を離しやすく、出っ張りの少ないものは 電子を離しづらいとすると、電子は衝突で 移動します。
しかも出っ張りの少ないものは空気抵抗が 小さいため、上昇気流の中で徐々に分離 されます。

ただし、色々な形状の浮遊氷を作り出してそれらを ぶつけ合う試験は難しいかも知れません。

 含んでいる物質の異なる氷粒子の衝突

あるかも知れませんが、マイナス群とプラス群に 分離する仕組みを思いつきません。

 水と水、水と氷

水滴との摩擦というのはちょっと無理かも知れません。

摩擦というのは結合と分断の繰り返しなのですが、 雲を構成するような細かな水滴の場合簡単には分断 されないように思うのです。

 空気と水滴/氷粒

帯電していない空気と氷の衝突では基本的には氷が電子 を取り込むとします。
プラスに帯電した空気と帯電していない氷が弱く 接触すると、氷から空気に電子が移動するとします。
上昇気流の中に氷があると、下部では空気は帯電 していませんので氷に電子を渡すことができます。 プラスになった空気はそのまま上昇します。
プラスに帯電した空気は氷との弱い接触により 氷から電子をうばいます。

上昇気流の下部にマイナス、上部にプラスの 電荷が溜まることになるのです。

 高度による電位差の中を移動することによる帯電

細かな数値は忘れましたが、高度による電位の差はかなり 大きいものです。

この影響で、高度が下がる粒子は電子を溜め込む傾向、 高度があがる粒子は電子を放出する傾向があるとします。

粒子がすれ違うときに電子の移動が起ります。

 高度による気圧差の中を移動することによる帯電

粒子が気圧の変化に会うとき、即ち空気を構成する分子との 衝突機会が変化するとき、気圧が下がる場合は電子を 放出する傾向があり、気圧が高まる場合は電子を溜め込む 傾向があるとします。

粒子がすれ違うときに電子の移動が起ります。

 凝縮時にマイナスに帯電

水蒸気が氷あるいは水になる時点で大気から電子を取得し マイナスに帯電するとします。

そのままでは、マイナスの粒子とプラスの空気は混じり あったままで、総体としての帯電はありません。

上昇気流の中ではどうでしょう?粒子はごくわずかですが 気流より遅く、そのため上空ほどよりプラスになります。

 なぜ不明のまま実験もなされないか

本当に何にも分かっていないのでしょうか?
分かっていないという過去の常識だけが一人歩きしている ということはないでしょうか?
10年一日のごとく、いや、30年一日のごとく、 落雷実験をひたすら繰り返し何の進歩もしていない というのは考えられないことです。

雷の電気の発生の仕方に関して、「分かっていない」 というならどう「分かっていない」かを示して 欲しいと思っています。
例えば、「温度の違う氷をこすり合わせてみたが 帯電はしなかった」などというレベルの話は 絶対あるはずです。

もちろん、研究者が成果を隠しているなどというのは ありえませんが、成果がなかなか世間まで出てこないという 状況はあるかも知れません。

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