Wenn sich über dem Raketenschießplatz des Internationalen Zentrums für Blitzforschung des Florida Institute of Technology der Himmel verdunkelt, frohlocken die Wissenschaftler; erst recht, wenn es zu grummeln beginnt. Wenn dann noch eine mutmaßlich mit Blitzen schwangere Wolke über das Gelände zieht, kommt Action auf: Die Wissenschaftler schicken hüfthohe Miniraketen in Höhen über 600 Meter, die einen mit Kevlar verstärkten Kupferdraht hinter sich herziehen, der am Startturm verankert ist. Und dann passiert es: Blitzentladungen rauschen den Raketendraht hinunter und hinauf, wobei der Draht vollständig verdampft.
Das eigentlich Interessante aber wird von einer 25 Meter vom Starturm entfernt aufgestellten Aluminiumbox registriert, die Detektoren für hochenergetische Strahlung enthält. Und die kriegen gut zu tun: Sie registrieren Röntgenstrahlung, Gammastrahlung und hochenergetische Elektronen und Positronen. Und dies sowie weitere seiner und anderer Forschungen bedeuten, sagt Joseph Dwyer, Professor für Physik und Weltraumwissenschaften am Florida Institute of Technology, dass die überkommenen Vorstellungen von der Blitzentstehung nicht stimmen können:
Um eine Blitzentladung zu bekommen braucht man in der konventionellen Theorie ein sehr starkes elektrisches Feld. Und das finden wir in einer Gewitterwolke einfach nicht, weder mit Flugzeugen noch sonst irgendwie. Da gibt es viele Spekulationen, manche sagen, die großen Felder sind da, wir messen nur an der falschen Stelle, oder wir sind nicht schnell genug. Aber meine Theorie sagt, die großen Felder können sich gar nicht aufbauen, starke elektrische Felder über große Distanzen gibt es einfach nicht. Also müssen die Blitze aus den kleineren Feldern kommen, die wir sehen.
Schon Shakespeare wusste: Es gibt Dinge zwischen Himmel und Erde, von denen nichts in unseren Lehrbüchern zu finden ist. Die Wissenslücke wollen Joseph Dwyer und Kollegen jetzt unter anderem mit dem so genannten Runaway-Effekt ausfüllen: Wenn die elektrischen Felder in einer Gewitterwolke freie Elektronen beschleunigen, geben die meisten auf kurzer Strecke durch Kollision mit anderen Teilchen auf und wandeln ihre Bewegungsenergie in Wärme um. Ein kleiner Teil der Elektronen aber entkommt und wird auf höhere Energien beschleunigt, bei denen die Kollisionswahrscheinlich kurioserweise kleiner wird - der Runaway-Effekt.
Meine Lieblingsidee ist, dass ein Runaway-Prozess die Blitze auslöst. Ein Runaway-Prozess ist eine exotische Entladungsart, bei der Elektronen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, wobei es eine Menge Röntgenstrahlung gibt. Oder Gamma-Strahlung, manchmal sogar Positronen. Und diese Strahlungsarten haben wir kürzlich auch gefunden, also ist ein Runaway-Ereignis vielleicht der Auslöse-Mechanismus für einen Blitz. Das träfe sich gut, weil der Runaway-Prozess mit schwächeren elektrischen Feldern auskommt.
Es ist noch eine ganze Reihe weiterer Phänomene im Zusammenhang mit Gewittern zu klären, wie spektakuläre Farbphänomene über Gewitterwolken in 90, 100 Kilometern Höhe. Womöglich gibt es auch einen Zusammenhang zwischen Weltraum und Wetter, denkbar, dass Runaway-Prozesse auch durch Schauer kosmischer Strahlung gezündet werden.
Shakespeares Bemerkung zu den Dingen zwischen Himmel und Erde wusste der Darmstädter Physiker und Philosoph Georg Lichtenberg übrigens mit der Bemerkung zu ergänzen, es gäbe auch viele Dinge in den Lehrbüchern, von denen sich zwischen Himmel und Erde nichts fände.
Das eigentlich Interessante aber wird von einer 25 Meter vom Starturm entfernt aufgestellten Aluminiumbox registriert, die Detektoren für hochenergetische Strahlung enthält. Und die kriegen gut zu tun: Sie registrieren Röntgenstrahlung, Gammastrahlung und hochenergetische Elektronen und Positronen. Und dies sowie weitere seiner und anderer Forschungen bedeuten, sagt Joseph Dwyer, Professor für Physik und Weltraumwissenschaften am Florida Institute of Technology, dass die überkommenen Vorstellungen von der Blitzentstehung nicht stimmen können:
Um eine Blitzentladung zu bekommen braucht man in der konventionellen Theorie ein sehr starkes elektrisches Feld. Und das finden wir in einer Gewitterwolke einfach nicht, weder mit Flugzeugen noch sonst irgendwie. Da gibt es viele Spekulationen, manche sagen, die großen Felder sind da, wir messen nur an der falschen Stelle, oder wir sind nicht schnell genug. Aber meine Theorie sagt, die großen Felder können sich gar nicht aufbauen, starke elektrische Felder über große Distanzen gibt es einfach nicht. Also müssen die Blitze aus den kleineren Feldern kommen, die wir sehen.
Schon Shakespeare wusste: Es gibt Dinge zwischen Himmel und Erde, von denen nichts in unseren Lehrbüchern zu finden ist. Die Wissenslücke wollen Joseph Dwyer und Kollegen jetzt unter anderem mit dem so genannten Runaway-Effekt ausfüllen: Wenn die elektrischen Felder in einer Gewitterwolke freie Elektronen beschleunigen, geben die meisten auf kurzer Strecke durch Kollision mit anderen Teilchen auf und wandeln ihre Bewegungsenergie in Wärme um. Ein kleiner Teil der Elektronen aber entkommt und wird auf höhere Energien beschleunigt, bei denen die Kollisionswahrscheinlich kurioserweise kleiner wird - der Runaway-Effekt.
Meine Lieblingsidee ist, dass ein Runaway-Prozess die Blitze auslöst. Ein Runaway-Prozess ist eine exotische Entladungsart, bei der Elektronen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, wobei es eine Menge Röntgenstrahlung gibt. Oder Gamma-Strahlung, manchmal sogar Positronen. Und diese Strahlungsarten haben wir kürzlich auch gefunden, also ist ein Runaway-Ereignis vielleicht der Auslöse-Mechanismus für einen Blitz. Das träfe sich gut, weil der Runaway-Prozess mit schwächeren elektrischen Feldern auskommt.
Es ist noch eine ganze Reihe weiterer Phänomene im Zusammenhang mit Gewittern zu klären, wie spektakuläre Farbphänomene über Gewitterwolken in 90, 100 Kilometern Höhe. Womöglich gibt es auch einen Zusammenhang zwischen Weltraum und Wetter, denkbar, dass Runaway-Prozesse auch durch Schauer kosmischer Strahlung gezündet werden.
Shakespeares Bemerkung zu den Dingen zwischen Himmel und Erde wusste der Darmstädter Physiker und Philosoph Georg Lichtenberg übrigens mit der Bemerkung zu ergänzen, es gäbe auch viele Dinge in den Lehrbüchern, von denen sich zwischen Himmel und Erde nichts fände.