雷でなぜ地響きで揺れる?長いと距離は?

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雷が鳴ると地響きがして地面が揺れるのはどういう仕組みなんでしょうか?

大きい雷がなるとなぜ家が揺れる?

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雷でなぜ地響きで揺れる?

カミナリはたとえ落ちなくて空でイナズマが走っているだけでゴロゴロ鳴っていますがあれは空気中の水分が爆発しているのです。

数億ボルトですから、イナズマが走るとその経路にある空気中の水分が瞬時の高温度で爆発的に蒸発して音が聞こえるのです。

例えば、(1/1000)[秒]の間だけ点状に空気を加熱して、そのあと加熱をやめてしまいますと圧縮された空気の壁はその加熱源を中心に球殻状に広がります。

球殻すなわち薄皮(厚みは音速換算で(1/1000)[秒]分の厚み。つまり音速をV[m/秒]とすれば(V/1000)[m]の薄皮)です。

電流の大きい落雷が近くを通ると、空気を一瞬で高温に加熱。

爆発的に膨張するので、大きな衝撃が来ます。

この衝撃波はインパルス状なので、非常に広い周波数を含みますが、高い方の周波数は途中の大気や、浮遊物に吸収されてしまい、低い周波数だけが伝播していくと考えられます。

結果として「地響き」に聴こえると思います。

家がガタガタ言うのは音による空気震動(大音響で空気が振動するので家も振動する)です。

立ち木などに落雷すると幹の中を大電流が流れて瞬間的に高温になり水分が膨張するので割れるのです。

カミナリは数億~10億ボルトとされていますから電灯線の100万倍以上のパワーだと考えて良いです。

家屋が揺れると地震で揺れた感じなので、地面も揺れたように感じる人もいるでしょう。

また地面が揺れる雷と揺れない雷と言われるとはエネルギー量が違うからだと思われます。

雷は爆弾じゃないので爆風はありませんから爆風で割れることはありません。

衝撃波 これは振動などで感じる音波です。これはガラスを割る事はありますが雷では割れません。

ただし ガラスがガタガタしていて窓枠に激しくぶつかって割れることは可能性としては考えられます。

雷で地響きが長いと距離は?

雷は光と音を同時に出します。

光は秒速30万Km(1秒で地球7.5週)ありえないスピードです。

しかし、音は温度にもよりますが秒速約350mくらいです。

よって、光が見えてから音が5秒後に聞こえたとすると5×350=1750ですからそこから1,75Km離れたところで落ちたことになります。

雷の音は、雷の周りの空気が急速に加熱されて衝撃波ができるためです。なので、雷の向きで時間が変わる可能性はあります。

しかし、音の長さが異なる主たる原因は空気の温度によって音の速さが異なることと山や建物などで反射することだと思われます。

雷が発生するときは冷たい空気の下に暖かい空気が入り込んで上昇気流が起きていることが多いので空気の温度の分布はかなり複雑でしょう。

雷が遠くで鳴ると、このいろいろな温度の空気によって音が複雑に屈折し、山などによって反射したりして音は長く鳴ります。

逆に近いときは直接伝わる音なので、短くなります。よって短い音の雷が鳴るときの方が危険でしょう。

「高温になった空気」の領域がもし「非常に長い線状」だった場合は、周りの空気を押しのけた反動で再圧縮されるという現象が発生し、さらに再度周りの空気を押しのけ…という振動が発生して、「非常に長い線状」の領域を中心とする円柱波が非常に長い時間発生します。

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