ドローンによる空飛ぶ避雷針　避雷針の仕組みは？どうやって雷の位置を予測するのか？

この記事で分かること

避雷針の仕組み:雷は高く尖った金属の落ちやすいという性質を利用し、避雷針は「雷を引き寄せる」ことで建物を守っています。

雷の位置の予測方法：電場センサーで地場の強さを測る、電磁波をキャッチして雷の発生を検知する、気象レーダーで雲の状態を見極めるなどの方法で行われています。

　NTTが開発を進めている「空飛ぶ避雷針」技術は、ドローンを活用して雷を安全な場所へ誘導し、重要なインフラや人々を落雷から守ることを目的としています。

この技術では、耐雷性能を備えたドローンを雷雲の下に飛行させ、雷を意図的にドローンに落とすことで、地上の施設や人々への被害を防ぎます。

　ドローンは「ファラデーケージ」と呼ばれる導体のかごで覆われており、雷の電流から内部の電子機器を保護します。さらに、ドローンに導電性のワイヤーを搭載し、地面に接続することで、雷の電流を安全に地上へ導く仕組みも研究されています。

　避雷針は、雷（落雷）を安全に地面へ流すための装置です。
建物や重要施設の一番高いところに取り付けて、雷を「わざと」そこに落とし、被害を防ぎます。

　電流が建物を通ることなく、直接地面に流れるので、建物の中にいる人や電子機器が壊れにくくなります。

　雷は空気中の電気エネルギー（電荷）なので、特に尖った金属製のものに集まりやすい性質があります。
→ 避雷針は細く尖っているので、雷を引き寄せやすくなります。

　避雷針には、太くて丈夫な金属ケーブル（アース線）がつながっています。
雷が避雷針に落ちると、その強力な電流はケーブルを通り、安全に地面へ流されます。

雷は高く尖った金属の落ちやすいという性質を利用し、避雷針は「雷を引き寄せる」ことで建物を守っています。引き寄せた電気はアース線で地面に流して安全に放電しています。

　電場（電気の力の場）が尖ったところで強くなるため、とがった金属には、電気が集まりやすくなります。

　電場というのは、電気の力が働いている空間のことです。雷は電気のかたまりであるため、電場の強いところに引き寄せられる性質があります。

　金属の表面では、電気（電荷）はできるだけバランスよく分かれようとしますが、尖ったところには電荷がギュッと集中しやすいくなります。

その結果、尖った場所の周りの電場は、

これを先端効果（または尖端効果）と呼びます。

電荷はとがった場所に集まりやすく、雷は電場の強いところに落ちる性質があります。

そのため、とがった場所に雷を落とすことができます。

　「雷の位置予測」はかなりハイレベルな技術で、主に次の方法で行われています。

　雷が発生する前、雷雲（積乱雲）の中には大量の電気（正電荷・負電荷）がたまっており、この雲の下では、地上と雲の間に強い電場が生まれます。

→ 地上やドローンに電場センサーをつけて、
「電場がどれくらい強くなっているか」をリアルタイムで測る。
→ 電場が急激に強くなったら、雷がもうすぐ発生するサインと判断しています。

空中で発生する雷の電磁波（バリバリって音の原因になるやつ）を使う方法。

これが「雷探知ネットワーク」と呼ばれてて、日本だと気象庁や電力会社が運用しています。

→ ドローンで雷を誘導する実験でも、「この雲はもうすぐ落雷するな」と判断して、その下にドローンを配置しています。

雷の位置の予測は、電場センサーで地場の強さを測る、電磁波をキャッチして雷の発生を検知する、気象レーダーで雲の状態を見極めるなどの方法で行われています。