23.01.2009 Deutschlandfunk Fachinformation 35 0

Niederländische Forscher präsentieren neue Blitz-Theorie

Physik des Gewitters

Wie ein Gewitter im Prinzip zustande kommt, weiß man schon lange: In einer Gewitterwolke, die mehrere Kilometer hoch sein kann, herrscht ein enormes Temperatur-Gefälle. Eissplitter, Graupelteilchen und Wassertröpfchen wirbeln durcheinander und stoßen laufend zusammen. Bei diesen Stößen werden elektrische Ladungen übertragen. Dabei scheint es so zu sein, dass die schwereren Teilchen vor allem eine negative Ladung annehmen und die leichteren Teilchen eine positive. Anschließend werden die Teilchen durch Gravitation voneinander getrennt. Das einfachste Bild ist also, dass der untere Rand der Wolke negativ geladen ist und der obere Rand positiv.

Die Spannung in der Wolke kann 100 Millionen Volt erreichen - und reicht doch noch nicht aus, um eine Entladung zu zünden. Dazu werden Feldstärken von ungefähr 30 Kilovolt pro Zentimeter benötigt; dieser werden in der Gewitterwolke aber nicht erreicht. Demnach dürfte es in einer Gewitterwolke eigentlich gar nicht blitzen. Doch die Realität sieht bekanntlich anders aus. Was also löst diese Blitze aus?

Eine Theorie von US-Forschern lautet, dass kosmische Strahlung Blitze zündet. Denn die Erde wird fortwährend von energiereichen Teilchen aus dem All bombardiert. Diese Teilchen erzeugen, wenn sie auf die Lufthülle treffen, regelrechte elektrische Lawinen. Trifft nun eine solche Lawine auf eine unter Hochspannung stehende Gewitterwolke, dann blitzt es.

Die Theorie der TU Eindhoven basiert auf der "Kraftfokussierung". Ein Beispiel aus dem Alltag: Wer mit dem Hammer auf eine Wand schlägt, erzeugt normalerweise kein Loch. Wird aber zwischen Hammer und Wand ein Nagel gehalten, dann dringt der Nagel in die Wand ein. Der Nagel fokussiert also an der Spitze die mechanischen Kräfte, die vom Hammer kommen.

Auch in einer Gewitterwolke gibt es, so die Forscher der TU Eindhoven, so etwas wie Kraft fokussierende "Nägel". Es sind Entladungskanäle, geformt durch freie Elektronen und Ionen, die es zuhauf in der Wolke gibt. Sie können elektrische Kräfte bündeln und bilden dadurch die Keimzellen für die Blitze. Aktuelle Laborexperimente mit künstlichen Mini-Blitzen deuten darauf hin, dass etwas dran ist an dieser Theorie. Endgültig bewiesen aber ist sie damit noch nicht.

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