Wissenschaftler entschlüsseln endlich den Ursprung von Blitzen

Mehr als 270 Jahre nach Benjamin Franklins bahnbrechendem Experiment mit Drachen und Schlüssel haben Forscher nun die lange unbeantwortete Frage geklärt, wie genau bei einem Gewitter ein Blitz in der Atmosphäre entsteht.

Neue Erkenntnisse

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Professor Victor Pasko von der Penn State University hat erstmals eine präzise und quantitativ nachvollziehbare Erklärung für die Entstehung von Blitzen geliefert. Im Zentrum der neuen Erkenntnisse steht eine physikalische Kettenreaktion in Gewitterwolken, die bislang nur ansatzweise verstanden war.

Laut Pasko lässt sich der Prozess mit einem unsichtbaren Flipperautomaten vergleichen: In den Wolken erzeugen starke elektrische Felder beschleunigte Elektronen, die mit Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen kollidieren. Dabei entstehen unter anderem Röntgenstrahlung, hochenergetische Photonen und weitere Elektronen - eine Lawine, die schließlich zur Entladung als Blitz führt.


Die Forscher konnten durch mathematische Modellierungen und Simulationen die genauen Bedingungen ermitteln, unter denen diese Prozesse ablaufen. Besonders im Fokus standen sogenannte kompakte Interwolken-Entladungen - lokale, kurzlebige elektrische Entladungen innerhalb der Gewitterwolken. Diese werden oft von einem "dunklen Blitz" begleitet - energiereichen Gammastrahlen-Ausbrüchen, die ohne sichtbare Lichtblitze oder Radiowellen auftreten und bislang ein Rätsel waren.

Langes Rätsel gelöst

"Unsere Simulationen zeigen, wie sich durch relativistische Elektronenlawinen Röntgenstrahlen bilden, die wiederum durch den fotoelektrischen Effekt neue Elektronen freisetzen", erklärt Doktorand Zaid Pervez. Diese Wechselwirkungen verstärken sich gegenseitig und leiten letztlich den sichtbaren Blitz ein.

Die neue Theorie verknüpft verschiedene zuvor isolierte Beobachtungen - von elektromagnetischen Signalen bis hin zu Gammastrahlung - und liefert so ein umfassenderes Bild vom Entstehungsprozess eines der spektakulärsten Naturphänomene. Damit wird nicht nur ein jahrhundertealtes wissenschaftliches Rätsel gelöst, sondern auch die Grundlage für ein besseres Verständnis gefährlicher Wetterereignisse geschaffen.


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