稲妻の衝突が作り出す放射線バースト~ 金沢での多波長観測で発生メカニズムに迫る~

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2025-05-22 日本原子力研究機構

2025年5月22日、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、石川県金沢市での冬季雷の多波長観測により、雷放電が「地球ガンマ線フラッシュ(TGF)」と呼ばれる放射線バーストを発生させるメカニズムを解明したと発表しました。研究チームは、雷雲から下降する負極性リーダーと地上の鉄塔から上昇する正極性リーダーが衝突する直前に、強い電場が形成され、TGFが発生することを突き止めました。この現象は、雷が自然界の「加速器」として機能し、大気中の電子を光速近くまで加速して放射線を生成することを示しています。今回の成果は、雷放電による放射線生成の詳細な理解に貢献し、今後の雷被害の予測や防止策の開発にも寄与することが期待されます。

稲妻の衝突が作り出す放射線バースト~ 金沢での多波長観測で発生メカニズムに迫る~
図1:金沢市のテレビジョン送信所から上昇する放射線バーストを発生させた雷放電

<関連情報>

稲妻の衝突に伴う下向きのガンマ線フラッシュ Downward terrestrial gamma-ray flash associated with collision of lightning leaders

Yuuki Wada, Takeshi Morimoto, Ting Wu, Daohong Wang, […] , and Harufumi Tsuchiya
Science Advances  Published:21 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ads6906

Abstract

Lightning discharges can produce transient gamma-ray emissions called terrestrial gamma-ray flashes (TGFs), which originates from electrons accelerated to relativistic energies in strong electric fields. However, it is not yet understood how lightning produces an enormous number of relativistic electrons in dense atmospheres. We present that, thanks to a ground-based observation with optical, radio frequency and high-energy measurements focused on television transmission towers in Kanazawa, Japan, a TGF and a cloud-to-ground discharge of −56 kA occurred when a downward negative leader was colliding with an upward positive leader from the tower. Because the cloud-to-ground current followed the TGF by 30 μs, the TGF started when two leaders approached each other. Our results indicate that an immense number of electrons were produced and accelerated to relativistic energies in a strong and compact electric-field region between the two leaders.

1702地球物理及び地球化学
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