●竜巻は上下のひ孫球の直列、雷は空中のひ孫球と地表のひ孫球の間の放電

積乱雲やスーパーセルは竜巻を発生させることがある。竜巻もまだ科学的に解明されてないことが多い。たとえば、直径10�q程度のスーパーセルから雲底下のわずか直径100ｍ程度の竜巻がどのように生まれるのか、また、竜巻が発生する前から地上付近で回転している小さな渦と上空のスーパーセルの風とがどのようにつながるのかなどがわかっていない。

スーパーセルの内部には直径2〜10kmくらいの低気圧性の循環があり、これをメソサイクロンと呼ぶ。階層球列のモデルでは、メソサイクロンとは孫球の「超球面らせんの内管」に沿う風である。

上空に竜巻のような風の流れができても、地表と接続してない場合これは竜巻と呼ばない。地表と接続すると大型の竜巻になる。
超球面らせん軌道の内管の形状は竜巻に似ている。内管の表面軌道を拡大してみると密集したらせん形だ。そのため、ほぼ平行な上下の軌道にひ孫球列が積み重なるように存在している。上下のひ孫球の自転軸が同じ方向を向き、ひ孫球が作る風が直列に接続すると竜巻の素になる。個々のひ孫球は普段ばらばらの方向を向いているが、ある瞬間ひ孫球列の中心軸の向きが上空から地上まですべて鉛直方向に揃うことがあると仮定する。すると各ひ孫球が作る風の渦が一列に地上までつながり、この写真のような竜巻が発生する。本当は孫球の外層も地面に届いているが、外層は雲ができないので見えない。孫球の中心付近で超球面らせんの内管は細くなるから、直径10�q程度のスーパーセルから雲底下のわずか直径100ｍ程度の竜巻ができることも当たり前に起きる。

竜巻が発生する前から地上付近で小さな渦が回転していることがある。「超球面らせんの内管」の足元が、巻き込まれた砂ぼこりによって目視可能になった場合だ。この渦が上空の内管と一列につながって竜巻になっても当然のことだ。

個々のひ孫球の中心軸が鉛直でなくとも、上下段のひ孫球の向きがうまく斜めに直列すると斜めに傾いた細い竜巻を生成することがある。したがって、やや大きな竜巻（親渦）の周囲を複数の渦がまとまって活動する多重渦竜巻ができることもある。

この竜巻写真の足元を見ると、逆さの円錐を内部に何重にも含む。「超球面らせんの内管」は４次元超球面の３次元断面の式で記述できるが、４次元の回転数が大きいと内管はこのように多重状態になる。

　　　

積乱雲やスーパーセルは激しい雷を伴うことも多い。積乱雲には大量の電荷がたまっているからだが、この電荷はどこから来るのだろうか。孫球表面軌道のひ孫球の間で磁気リコネクションが起き、電荷が発生するからと私は考える。近年観測によって雷と同時に幅広い周波数帯の電磁波が放射されることが明らかにされたが、さまざまなポテンシャルのひ孫球の間で磁気リコネクションが起きているからだろう。冬の日本海側では雷と同時にX線やガンマ線が観測されるが、ジェット気流に伴う孫球のポテンシャルが大きいため大規模な磁気リコネクションが発生するのだろう。

雷は雲内放電と対地雷とに分類できる。この写真を見ると雲内放電の様子が推測できる。この雲は「超球面らせんの内管」と思われる。下層の雲の形から判断してこの内管は何重にもなっているが、雷が発生しているのはその中央の細い内管らしい。人が踊っているような形の雷光が現れているが、何本か平行線を組み合わせたような形に見えなくもない。内管の表面２軌道がこのように重なっているのではなかろうか。

　　　

雷の発生原理は科学ではまだ未解明だが、現象的には三段階に大別される。
�@雷雲から最初に複数の弱い光のステップトリーダーが伸びる（先駆放電）
�A大地側から迎えるようにストリーマが伸びる（線条・先行放電）
�B両者が結合して大量の電荷が本格的に先駆放電路に流入する（主雷撃）
雲と地面の電位差が中和されるまで放電が続く。

この記述は孫球内管での放電の仕組みを説明しているように思える。空中から地面への対地雷に見えても、本当は同じ孫球内部の雲内放電らしい。 孫球の半分が空中にあり半分が地下にある状況なのだろう。
ステップトリーダーとは、「孫球の空中部分」のひ孫球の接続だろう。ステップトリーダーは地表近くまで長く伸びる。
ストリーマとは、「孫球の地表付近」のひ孫球の接続だろう。アースされた状態なのでストリーマは長くは伸びない。
主雷撃とは、「空中のひ孫球」と「地表付近のひ孫球」との間の放電だろう。最初にひ孫球を１個ずつ接続して放電路を確保し、その後一気に電位の低い部分へたまった電荷を流していることになる。

次の写真では、地表に向けて上空から雷が発生している。この雷は観測史上最長の16.73秒を記録した。上空の雷光の形は、球面らせん軌道の頭頂部のアルファベットｌ字型軌道のようだ。電荷がたまった孫球が子球の頭頂部に多数存在する場合、子球表面軌道を伝って、放電路となるひとつの孫球に電荷が流れ込むことがあるのだろう。