Radioblick ins Gewitter

Mittwoch, 3. Juni 2009, 13:16 • Rubrik Klima, Umwelt, Physik.

Etwas Hilfe aus dem All könnte verstehen helfen, wie bei einem Gewitter Blitze entstehen. Eine entsprechende Hypothese haben amerikanische Atmosphärenforscher entwickelt. Radiowellen aus einer Gewitterwolke, hervorgerufen letztlich durch kosmische Strahlung, zeichnen demnach ein Bild von den elektrischen Feldern im Wolkeninnern.

Foto: C. Clark, NOAA Photo Library/National Severe Storms Laboratory

Besonders interessant seien die Verhältnisse in den Ausgangsregionen von Blitzen, erläutert Joseph Dwyer vom Florida Institute of Technology. Deren Vermessung mit Ballons oder Flugzeugen sei bestenfalls schwierig – nicht zuletzt wegen der geringen Größe dieser Regionen und der starken Winde im Wolkeninneren. “Mit Hilfe kosmischer Teilchenschauer können wir sie jedoch von einem sicheren Platz am Erdboden aus studieren”, so der Forscher.

Frühere Messungen hatten ergeben, dass die elektrischen Feldstärken in Gewitterwolken zwar beachtlich sind, jedoch nicht ausreichen, um Blitze durchschlagen zu lassen. Daher wurde vermutet, kosmische Teilchen könnten als Auslöser fungieren. Diese Partikel beschleunigen einzelne Elektronen in der Wolke auf derart hohe Energien, dass diese ihrerseits hochenergetische Elektronen aus Atomen herausschlagen können und so fort.

Erst die resultierende Elektronenlawine, so die Theorie, könnte die Luft hinreichend leitfähig für die Entstehung eines Blitzes machen. Eine alternative Erklärung besagt dagegen, dass in kleinen Bereichen einer Gewitterwolke ausreichend hohe Feldstärken herrschen, sodass Blitze dort ohne äußeres Zutun entspringen und sich ihren Weg bahnen können.

Ob sie an der Blitzentstehung beteiligt sind oder nicht, könnten die kosmischen Teilchen selbst verraten, glauben Dwyer und zwei Kollegen. Die Lawinen stark beschleunigter Elektronen senden nämlich Radiowellen aus, deren Eigenschaften wiederum von Stärke und Orientierung des elektrischen Feldes in der Umgebung abhängen. Radiomessungen in der Nähe von Gewitterwolken, die einem kosmischen Teilchenschauer ausgesetzt sind, sollten daher die Fahndung nach den Hochfeld-Regionen voranbringen.

Forschung: Joseph R. Dwyer und Hamid K. Rassoul, Department of Physics and Space Science, Florida Institute of Technology, Melbourne, und Martin A. Uman, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Florida, Gainesville

Veröffentlichung Journal of Geophysical Research – Atmospheres, Vol. 114, D09208, DOI 10.1029/2008JD011386

WWW:
Lightning Group, Florida Institute of Technology
Lightning Research Group, University of Florida
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