気象学

超高層雷放電:中間圏および熱圏における発光現象

超高層雷放電:中間圏および熱圏における発光現象
超高層雷放電(TLE)は、雷雲の上部から高度100km付近にかけて発生する一時的な発光現象の総称です。スプライトや巨大ジェットなどの種類やそのメカニズムを解説します。

📌 主なポイント

  • 超高層雷放電は、高度20kmから100kmの範囲で発生する一時的な発光現象である。
  • 学術的には「一時的発光事象(TLE)」と総称される。
  • 発光時間は非常に短く、多くの場合1秒以下である。
  • 1989年に初めて雷雲上部での発光が観測された。

超高層雷放電(ちょうこうそうかみなりほうでん、英: Upper-atmospheric lightning)は、雷雲の上部から高度20kmから100kmにわたる成層圏、中間圏、および下部熱圏(下部電離層)で発生する一時的な発光現象の総称です。学術的には一時的発光事象(Transient Luminous Events、略称:TLE)と呼ばれます。

各種の超高層雷放電の模式図
各種の超高層雷放電の模式図

かつてこの高度領域は気象現象が発生しないと考えられていましたが、1989年に雷雲の上方で発光現象が観測されたことをきっかけに、その存在が広く認識されるようになりました。これらの現象は非常に短時間(数ミリ秒から0.5秒程度)で消失するため、地上からの観測には高感度カメラが必要です。

主な種類

TLEには発生高度や形状によっていくつかの種類が分類されています。

  • スプライト(レッドスプライト)中間圏付近で見られる赤系統の発光現象です。
  • エルヴス(elves):中間圏上部や熱圏下部で水平に広がるドーナツ状の発光現象です。
  • ブルージェット成層圏上部付近で見られる青系統の細長い発光現象です。
  • ブルースターター:ブルージェットの発生に先立って現れることがある発光です。
  • 巨大ジェット(ギガンティック・ジェット):成層圏から中間圏にかけて垂直に伸びる大規模なジェット状の発光です。
ハワイ、マウナ・ケア山山頂より撮影された巨大ジェット
ハワイ、マウナ・ケア山山頂より撮影された巨大ジェット(2017年7月24日)
国際宇宙ステーションから撮影された巨大ジェット
国際宇宙ステーションから撮影された巨大ジェット(2025年7月3日)

関連現象

TLE以外にも、雷放電に関連して上層大気で発生する現象として、地球ガンマ線放射(Terrestrial Gamma-ray Flash)や、電離層の状態を乱す電磁波バーストなどが知られています。

よくある質問

超高層雷放電はなぜ発生するのですか?
主に雷雲内部の放電に伴う電磁的な変化が、上層大気の電離層や中間圏に影響を与えることで発生すると考えられています。
スプライトとブルージェットの違いは何ですか?
スプライトは主に中間圏で赤色に発光する現象ですが、ブルージェットは成層圏上部から上向きに伸びる青色のジェット状の発光現象です。
地上から肉眼で観測できますか?
発光時間が非常に短く、また高度が高いため、肉眼での観測は困難です。通常は高感度の低光量カメラを用いて観測されます。

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参考文献

  • 福西浩「新用語解説(スプライト;雷放電発光現象)」『天気』第56巻第7号、日本気象学会、2009年7月、81-82頁。