夏に光る氷

まあ、別に夏でなくてもいいんですが。とても暑い日などに、ムクムクとモッコリモクモクと入道雲（積乱雲）が現れますな。 早い奴は見る見るうちに成層圏付近まで約10kmを　勃起　成長します。太陽に地面が熱せられてやがて我慢できなくなり、一気に　勃起　上昇気流ができます。この時に場合によっては激しい回転力が加えられます。これが竜巻になります。乾燥した空気の塊が周囲と温度のやり取りをせずに上昇した場合は、100mについて教科書では1℃（約0.976℃）温度が下がります。湿った空気（雲の中）なら教科書では0.5℃（いろんな状況で変わる）です。気温減率（周囲と温度のやりとりがある場合）は0.6℃です。これはよく知られていますね。これらの計算式もありますが、慣れない人には難しいです。

積乱雲と竜巻の発生

10kmも雲が伸びれば、その中でいろんなことが起きます。上空では氷点下になっていることはすぐに分かることと思います。氷の粒は落下しますが強い上昇気流によって再度上空へ巻き上げられ、この時0℃を通過していれば、氷の表面が溶け、ぶつかったものと合わさって押し上げられたときに固まってという具合に氷の粒が成長していきます。ぶつかって氷と水に分かれた場合は、水の一部が水素イオン（正）と水酸化物イオン（負）に分かれます。水素イオンは氷に浸透しやすく、その結果、氷が正、水が負に帯電します。この時点では氷が上空に水が下方に分かれています。両方の間の電気のやり取りが行われていません。電圧が限界を超えると電子が飛び出しコース上にある電子を弾き飛ばします。電子を弾き飛ばされた陽子は逆方向に高速で弾かれ、コース上にある電子を弾き飛ばして電子雪崩を起こします。電子雪崩とは一定の電子と陽子などの動きによって電子数が加速度的に増える現象のことです。原子力の臨界と同じに見えます。電子の場合は電気エネルギーが雷として放電することにります。

雷の発生メカニズム

ところで、氷の粒は0℃の境界を行ったり来たりして成長します。その落下時に周りの空気を引きずって、部分的に下降気流を作ります。また、この下降気流の高速のものはダウンバーストといい、周囲に強風の被害を与えたり、飛行機の墜落の原因になったりします。この下降気流に乗って、空中に漂っていた氷の粒は落下し、地上付近の高温部を一気に突っ切ったものが雹（ひょう）として、地上に届きます。ゴルフボール大の雹もなかなかないのですが、（雹自体がなかなかないですからね）アメリカに降った直径7.0インチ（17.8cm）、周囲18.75インチ（47.6cm）の雹を世界最大としています。

日本では、大正時代に熊谷に降った直径七寸八分（29.6cm）、重さ九百匁（3.4kg）のものがあるらしいです。もっとも観測自体が行われていなかったらしく不正確なものですが、小さめのスイカぐらいの大きさでしょうか。頭に当たったら三途の川を見るかも知れませんね。