冬の日本海側は、なぜ雷が多いの？
― 「ぶり起こし」の雷は、低い雲から一発で落ちます
雷といえば夏の夕立を思い浮かべます。ところが北陸などの日本海側では、雷がいちばん多く鳴るのは冬です。カギは、雲の中で電気が生まれる「マイナス10℃の層」の高さにあります。冬はこの層が、地面のすぐ近くまで下りてきます。
11月の終わり、金沢の夜。冷たい雨に白い粒が混じり、窓をパラパラとたたき始めます。
そのとき突然、空が光ってドーンと大きな音。夏のように遠くでゴロゴロ鳴る前ぶれは、ありませんでした。
北陸ではこの季節の雷を「ぶり起こし」と呼び、寒ブリの漁が始まる合図とされてきました。真冬に雷が鳴るのは、なぜなのでしょうか。
理由は2つだけ
大陸からの冷たい季節風が、まだ温かい日本海の上を渡ります。下から温められた空気が次々に上がり、背は低くても電気を帯びた雲ができます。
雲の電気は、気温がマイナス10℃から20℃くらいの高さで生まれます。冬はその層がわずか2〜4kmまで下がり、地面や高い塔との距離が近くなります。
この2つが重なると、夏とはまったく性格の違う雷になります。順番に見ていきましょう。
冬の日本海は、雲をつくる「湯たんぽ」
冬になると、シベリアから冷たく乾いた北西の季節風が吹き出します。その風が渡る日本海には、南から暖かい海流が流れ込んでいます。冬でも海面は、上を吹く風よりずっと温かいのです。
下から温められた空気は軽くなり、湯気を含んで上へ昇ります。こうしてできるのが、日本海側に雪を降らせる雲の列です。そのうち特に勢いのあるものが、雷雲になります。
金沢では、雷を観測する日が年に40日ほどあり、全国でも最も多い地域のひとつとされます。しかもその多くは、11月から翌年1月ごろに集中しています。
電気が生まれる層は、冬にはこんなに低い
雲の中で電気をつくっているのは、氷の粒どうしの衝突です。あられ（小さな氷の玉）と細かい氷の結晶がぶつかると、電気が片方に移ります。これが特に活発なのは、気温がマイナス10℃から20℃くらいの高さです。
上空へ行くほど気温は下がり、1km昇るごとにおよそ6.5℃ずつ下がるとされます。地上が30℃の夏なら、マイナス10℃になるのは6km以上の高さです。地上が5℃の冬なら、2kmあまりで届いてしまいます。
図1を見てください。つまみで地上の気温を変えると、電気が生まれる層の高さが上下します。左の点線の枠が、夏の層の位置です。
低い雷雲は、なぜ「一発」で落ちるの？
夏の雷雲は、高さ10kmを超えるほど背が伸びます。電気がたまるのは上空高くで、地面に届くまでに何度もゴロゴロと鳴ります。
冬の雷雲は背が低く、電気のたまり場が地面のすぐ上にあります。そのため前ぶれの音が少ないまま、いきなり大きな一撃が落ちることがあります。北陸で「一発雷」と呼ばれるものです。
もうひとつの特徴は、雷が地上から上へ向かって伸びることです。図2の右のように、高い塔や風力発電の風車の先から、雲に向かって放電が始まります。強い季節風で雲の上の部分が横に流され、ふだんは隠れているプラスの電気が地面と向き合うこともあります。
冬の雷は回数こそ少ないものの、ひとつの放電が長く続き、たくさんの電気を運ぶものがあると報告されています。日本海側では、風車の羽根が冬の雷で傷む被害が問題になってきました。
雲の中で電気をつくっているのは、あられと氷の結晶の衝突でした。冬に白い粒のあられが降ってきたら、頭の上に電気を帯びた雲があるかもしれない、と考えることができます。
じゃあ、どうすればいいの？
- 冬でも雷注意報が出たら、外の広い場所を避ける前ぶれの音が少ないので、「まだ遠い」と油断しないことが大切です。
- 鳴ったら、建物の中か車の中へ避難する高い木や塔の近くには近づかないでください。
- 雷に打たれた人がいたら、すぐ119番打たれた人の体に電気は残りません。ためらわずに触れて、手当てを始めてください。
冬の日本海側では、雪やあられの日に雷が落ちます。除雪や釣り、スキー場など、冬ならではの屋外の作業や遊びの最中に雷鳴が聞こえたら、すぐに建物や車の中へ避難してください。
まとめ
雷雲の電気は、気温がマイナス10℃から20℃の高さで生まれます。冬の日本海側では、暖かい海が雷雲を育てる一方、その層が地面のすぐ上まで下りてきます。だから背の低い雲から、前ぶれ少なく、ときに上向きに雷が走ります。
雷を決めるのは、季節ではなく「マイナス10℃の高さ」。
冬の北陸では、それが手の届きそうな空にあります。
雪雲が生まれるしくみは「日本海側は、なぜ雪がたくさん降るの？」、冬の季節風の始まりは「木枯らし1号」の記事で詳しく読めます。雷から身を守る基本は「雷のとき、木の下に隠れてはいけないのはなぜ？」もどうぞ。
- 気象庁の「雷ナウキャスト」を、夏の夕方と、冬に強い寒気が来た日とで見比べてみましょう。冬は日本海沿いに雷の印が並ぶことがあります。
- 天気予報で「上空に強い寒気」と聞いた日は、北陸の雷注意報が出ていないかを調べてみましょう。
- 冬にあられが降った日は、そのあと雷鳴がしたかどうかを記録してみましょう。光ってから音が届くまでの秒数に0.34をかけると、雷までのおよその距離（km）が分かります。
観察は必ず建物の中から行ってください。雷鳴が聞こえるうちは外に出ないようにしましょう。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「地学」「物理」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（大気電気学・気象学）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 冬季雷（とうきらい）：冬の日本海沿岸で起きる雷。背の低い雲から、回数は少ないが大きな放電が起きやすい。
- 気温減率：上空へ昇るにつれて気温が下がる割合。平均するとおよそ1kmあたり6.5℃とされる。
- あられ：雲の中で氷の粒に水滴が凍りついてできる、直径数ミリの白い氷の玉。雷雲の電気づくりの主役。
- ぶり起こし：北陸で、晩秋から冬に鳴る雷の呼び名。寒ブリの漁の季節と重なることから。
中学高校式で確かめる：電気が生まれる層は、夏と冬でどれくらいの高さ？
雲の中でマイナス10℃になる高さを、地上の気温と気温減率から求めます。夏と冬で比べてみましょう。
| 記号で書くと | h ＝ ( T0 − T ) ÷ Γ |
| 言葉で書くと | その温度になる高さ ＝ （地上の気温 − 目標の温度）÷ 1kmあたりの気温の下がり方 |
| どこから来る式か | 上空の気温は高さに比例して下がる、という近似（T ＝ T0 − Γ × h）を、高さについて解いたもの |
| 記号 | 意味と単位 |
| h | 目標の温度になる高さ（km） |
| T0 | 地上の気温（℃） |
| T | 目標の温度（ここではマイナス10℃） |
| Γ | 気温減率（℃/km）。平均的な値 6.5 を使う |
| 気温減率 | 1kmあたり 6.5℃ |
| 夏の地上の気温 | 30℃ |
| 冬の日本海沿岸の地上の気温 | 5℃ |
| 電気づくりが活発になる温度 | マイナス10℃〜マイナス20℃ |
| 夏：地上とマイナス10℃の温度差 | 30 ＋ 10 ＝ 40 ℃ |
| 夏：マイナス10℃になる高さ | 40 ÷ 6.5 ≒ 6.2 km |
| 冬：地上とマイナス10℃の温度差 | 5 ＋ 10 ＝ 15 ℃ |
| 冬：マイナス10℃になる高さ | 15 ÷ 6.5 ≒ 2.3 km |
| 夏は冬の何倍の高さか | 6.2 ÷ 2.3 ≒ 2.7 倍 |
冬は、電気が生まれる層の下端が夏の3分の1ほどの高さにあります。2.3kmは、富士山の5合目（車で行ける登山口）とほぼ同じ高さです。雲の電気が、それだけ地面に近いところにあるということです。
高校高校＋雲の中で、電気はどう分かれるのか
高校空気が上昇すると膨らんで冷える（断熱膨張）ため、上空ほど気温が低くなります。雲の中では水滴がマイナス10℃以下でも凍らずに残り（過冷却）、氷の粒にぶつかって凍りつくことで、あられが育ちます。
高校＋あられと氷晶が衝突すると電気が移ります。おおむねマイナス10℃より低い温度では、あられがマイナス、氷晶がプラスに帯電するとされます。軽い氷晶は上へ運ばれ、重いあられは下に残ります。こうして雲の上にプラス、中ほどにマイナスの電気がたまります。
大学着氷電荷分離と、冬季雷の特徴
大気電気学では、あられと氷晶の衝突による帯電を着氷電荷分離（着氷帯電機構）と呼びます。帯電の正負が入れかわる温度を電荷反転温度といい、マイナス10℃前後とされます。冬季雷では、正極性落雷（雲のプラスの電気が地面へ流れる雷）の割合が夏より高いことが知られています。また高い構造物から雲へ伸びる上向き雷（上向きリーダから始まる放電）が多く、継続電流の長い放電が観測されています。
📖 式の導出や、さらに先の内容：気温減率（ウィキペディア） ／ 雷（ウィキペディア）
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 帯電の細かいしくみ。 あられと氷晶がぶつかったとき、なぜ電気がどちら向きに移るのかは、表面の氷の成長の仕方などが関わるとされますが、完全には説明されていません。
- 冬の雲から出る放射線。 冬の北陸の雷雲からは、ガンマ線が数十秒ほど出続ける現象が観測されています。雲の電場が電子を加速していると考えられていますが、詳しい条件は調べられている最中です。
- 上向き雷の起こり方。 風車や塔からの上向き雷が、どんな条件でどれくらいの頻度で起きるのかは、風車の雷対策とも関わって研究が続いています。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。冬の北陸は、世界の雷研究者が注目する観測の場でもあります。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科2年「静電気」「天気の変化・日本の気象」 | 冬の季節風と日本海側の雲、氷の衝突で電気が分かれること |
| 高校 | 地学「大気の構造」、物理「電場」 | 上空ほど気温が下がること、雲の中の電気のたまり方 |
| 高校＋ | 地学の発展「雲の物理」 | 過冷却の水滴とあられ、温度による帯電の向き |
| 大学 | 大気電気学・気象学 | 着氷電荷分離、電荷反転温度、正極性落雷と上向き雷 |
| 研究 | 雷雲の高エネルギー現象・雷の観測 | 帯電の素過程、雷雲からのガンマ線、上向き雷の発生条件 |
| ― | 生活とのつながり | 冬の日本海側での雷注意報、除雪・釣り・スキー場での避難 |
- 気象庁「雷の観測と統計」
- 北川信一郎『雷と雷雲の科学 ― 雷放電から雷雲の電気まで』森北出版
- 道本光一郎『冬季雷の科学』コロナ社
- 気温減率（ウィキペディア）
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。雷注意報や気象情報が出ているときは、気象庁・自治体・消防等の指示に従って行動してください。