Forscher entdecken ein ungewöhnliches Phänomen in Gewitterwolken

Der hier zu sehende Blitz beginnt tief in der Wolke. Wissenschaftler haben einen möglichen neuen Weg gefunden, wie sie entstehen könnten. (Photo Credit: UNH)
Der hier zu sehende Blitz beginnt tief in der Wolke. Wissenschaftler haben einen möglichen neuen Weg gefunden, wie sie entstehen könnten. (Photo Credit: UNH)

Mit der ersten Beobachtung dieser Art haben Forscher vom Space Science Center der University of New Hampshire ein einzigartiges Ereignis dokumentiert, das in Wolken vor dem Auftauchen eines Blitzes geschieht. Ihre Beobachtung, ein sogenannter Fast Negative Breakdown (etwa “schneller, negativer Zusammenbruch”), dokumentiert einen neuen möglichen Weg für die Entstehung eines Blitzes. Er ist das Gegenteil der aktuellen wissenschaftlichen Ansicht dessen, wie die Luft in Gewitterstürmen Elektrizität transportiert.

“Dies ist das erste Mal, dass ein Fast Negative Breakdown beobachtet wurde, deshalb ist es sehr aufregend”, sagte der Physik-Professor Ningyu Liu. “Trotz über 250 Jahren Forschung ist die Entstehung eines Blitzes immer noch ein Rätsel. Der Prozess war völlig unerwartet und gibt uns mehr Einblicke darin, wie ein Blitz entsteht und sich ausbreitet.”

Das Ergebnis wurde im Journal Nature Communications veröffentlicht und ist ein weiterer Schritt vorwärts bei der Beantwortung der Frage, wie ein Blitz entsteht. Mit der Entdeckung des Fast Positive Breakdown (“schneller, positiver Zusammenbruch”) von Luft schien das Problem der Blitzentstehung kürzlich gelöst worden zu sein, da dieser Prozess mit der lange bestehenden Theorie übereinstimmte. An dem Fast Positive Breakdown ist die abwärtsgerichtete Entwicklung einer Leitbahn in der Wolke beteiligt, der sich von der positiven Ladung an der Wolkenoberseite zur negativen Ladung in der Mitte der Wolke bewegt. Die Leitbahn bildet sich mit einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit und kann Blitze auslösen.

Die jüngst gemachte Beobachtung des Fast Negative Breakdown zeigt jedoch, dass in einer Gewitterwolke auch eine aufwärts gerichtete Leitbahn (in die entgegengesetzte Richtung und genauso schnell) geschaffen werden kann, was darauf hindeutet, dass es eine weitere Möglichkeit gibt, die Elektrizität in der Luft zu transportieren. Letztendlich gibt es Wissenschaftlern eine neue Sicht auf das, was innerhalb einer Gewitterwolke möglich ist.

“Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Entstehung von Blitzen innerhalb einer Wolke bidirektionaler sein könnte, als wir ursprünglich annahmen”, sagte Julia Tilles, eine Doktorandin am Space Science Center der University of New Hampshire.

In Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam vom Institute of Mining and Technology in New Mexico dokumentierten die Wissenschaftler den Fast Negative Breakdown in einem Gewittersturm am Kennedy Space Center in Florida. Dafür verwendeten sie Radiowellen, die ihren Ursprung tief im Innern der Gewitterwolken hatten. Ein Netzwerk aus bodengestützten Antennen empfing die Radiowellen, was den Forschern erlaubte, ein sehr detailliertes Bild der Radioquelle zu erstellen und dieses ungewöhnliche Phänomen zu identifizieren.

Die Forscher werden die Erstellung von Bildern aus den Daten fortsetzen und hoffen mehr darüber zu erfahren, wie oft ein Fast Negative Breakdown auftritt und welcher Anteil von ihnen tatsächlich einen Blitz auslösen kann.

Die Finanzierung für dieses Forschungsprojekt wurde von der National Science Foundation und dem Air Force Office of Scientific Research übernommen.

Quelle

(THK)

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