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StartseiteForschung aktuellKraftwerk Erde29.04.2005

Kraftwerk Erde

Geophysiker untersuchen den Stromfluss unseres Planeten

Die Erdatmosphäre ist ein gewaltiger Stromkreis. Bei gutem Wetter fließt kontinuierlich ein schwacher Strom vom obersten Atmosphärenstockwerk, der Ionosphäre, in Richtung Erdoberfläche. Er ist ganz schwach, nur ein paar Pikoampere pro Quadratkilometer - aber bei 510 Millionen Quadratkilometern kommt doch eine ordentliche Stromstärke zusammen. Die Frage, die Geophysiker wie Erin Lay von der Universität Washington in Seattle interessiert, ist jedoch die: Woher erhält die Ionosphäre den Ladungsnachschub?

Von Dagmar Röhrlich

Blitze könnte eine zentrale Rolle bei der Aufladung der Ionosphäre spielen. (Universität München)
Blitze könnte eine zentrale Rolle bei der Aufladung der Ionosphäre spielen. (Universität München)

" Wir brauchen einen Generator, der die Ionosphäre wieder auflädt, sonst könnte sich kein Potential zur Erdoberfläche aufbauen. Eine der Hypothesen besagt, dass Blitze und Gewitter dieser Generator sind. Um das überprüfen zu können, müssen wir die Blitze rund um die Welt zur selben Zeit messen und das mit dem Strom bei gutem Wetter vergleichen."

Erin Lays Arbeitsgruppe testet seit August 2003 ein weltweites Blitz-Ortungsnetzwerk, das die Geophysiker mit genau diesen Informationen versorgen soll, und nicht nur sie. Manche Forscher sehen in Blitzen einen empfindlichen Indikator für den globale Klimawandel. Außerdem könnten nicht zuletzt die Meteorologen und ihre Kunden Informationen über die weltweite Verteilung von Blitzen und Gewittern gut gebrauchen. Zurzeit hat das Netzwerk 22 Stationen, mit einem Schwerpunkt in Australien und Südostasien und einer schwachen Abdeckung in Afrika, Südamerika und Sibirien.

" Jede Station ist sehr einfach gebaut. Es ist eine einfache Antenne, ein GPS-Empfänger, dann gibt es einen Rechner mit Internetanschluss und einen Empfänger, der sehr niedrige Frequenzen empfängt, im Spektrum von drei bis 30 Kilohertz. Die meisten Stationen sind in großen Städten auf dem Dach von großen Gebäuden. Dank der Frequenz, die wir betrachten, schirmen die Gebäude unsere Stationen gegen den Lärm der Großstadt ab."

Die Stationen lauschen auf das charakteristische Signal eines Blitzes. Das fällt auf, weil es breitbandig, also auf allen Frequenzen, zu erkennen ist. Dank der hohen Energie der Blitze überwachen die Antennen eine Fläche von 5000 bis 10.000 Kilometer Radius. Wenn die Station einen Blitzimpuls sieht, wird sie aktiv. Erin Lay:

" Die Station bestimmt mit einigen Tests, ob es ein Blitz ist, dann sendet sie die Zeit, zu der der Signal registriert wurde, an unseren Zentralcomputer in Seattle. Wenn mehr als vier Stationen denselben Blitze gemessen haben, kann der durch Triangulation Ort und Zeitpunkt des Blitzes feststellen."

Alle zehn Minuten aktualisiert Erin Lays Arbeitsgruppe in Seattle ihre globale Blitzkarte im Internet, auf der man das Geschehen weltweit sehen kann. Die Erkennungsrate schwankt mit der Dichte der Stationen. Im besonders gut erschlossenen Australien sehen die Antennen etwa ein Viertel aller Blitze, ein neuer Algorithmus soll diese Quote noch hochtreiben.

" Wir hoffen, dass wir eine Karte mit unsere Erkennungseffizienz erhalten. Wenn wir dann 100 Blitze in einer bestimmten Gegend messen, wissen wir, dass es vermutlich 500 gegeben hat. Und damit haben wir eine ganz gute Vorstellung davon, wie viel Blitze es auf der Welt gibt."

Die ersten Hinweise für die Frage nach dem Generator für die Ionosphäre hat Erin Lay bereits erhalten:

" Wir haben bereits alle Blitze, die wir gemessen haben aufaddiert und das mit dem gemessenen Strom von der Ionosphäre verglichen. Und die Kurven gleichen sich doch ziemlich gut. Wir haben noch keine exakten Zahlen, wie viele Blitze dem Stromfluss entsprechen, aber die Verläufe sind ähnlich."

Und das für alles in allem wenig Geld: Die Stationen kosten etwa 150 Dollar pro Stück, der "Zentralrechner" ist ein schneller Bürocomputer. Die Plätze für die Stationen erhält das Netzwerk im Austausch für die Daten.

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