Blitzjäger in Florida

Raketeneinsatz im Gewittersturm

Jeden Sommer experimentieren Wissenschaftler auf einem Militärstützpunkt in Florida mit Raketen, um herauszufinden, wie bei einem Gewitter elektrische Ladung erzeugt und Blitze verursacht werden. Es ist der ideale Standort, denn nirgends sonst auf der Welt ist das Blitzvorkommen höher.

In Camp Blanding hat die Universität Florida ein internationales Blitzforschungszentrum eingerichtet. Auf dem militärischen Sperrgebiet können die Wissenschaftler ihre ungewöhnlichen und nicht ganz ungefährlichen Experimente durchführen, denn dazu benötigen sie einen permanent kontrollierten Luftraum, weil sie Blitze mit Raketen zum Direkteinschlag in ihre Messstationen locken.

Künstliche Blitze

Im Zentrum des 40 Hektar großen Areals steht das Herzstück der Forschungsstation: ein zwölf Meter hoher Holzturm, der als Startrampe für spezielle Raketen dient. Die Technik kommt von Panzerabwehrraketen und wurde in Camp Blanding von Professor Dr. Martin Uman weiter entwickelt.

Startrampe für die Blitz-Raketen Quelle: ZDF

Um nun Blitze auf kontrollierte Art und Weise zu erzeugen, werden die ein Meter langen Raketen während eines Gewitters in den Himmel gefeuert - im Schlepptau ein Kupferdraht, der mit dem Erdboden verbunden ist und wie ein Blitzleiter wirkt. Bei einer Flughöhe von 700 Metern erreicht die Rakete geeignete elektrische Felder in den Gewitterwolken, um Blitzentladungen anzustiften. Nun können die Blitze den direkten Weg nehmen. In der Nähe der Rampe sind spezielle Detektoren in einem dicht schließenden Aluminiumbehälter gezielt platziert und genau justiert. Nur dann lässt sich die Strahlung exakt messen.

Röntgenstrahlung

Dr. Joseph Dwyer vom Florida Institute of Technology ist einer der führenden Blitzexperten der Welt. Auf der Versuchsanlage in Camp Blanding konnte er erstmals nachweisen, dass vor dem Aufleuchten des sichtbaren Blitzes hochenergetische Strahlung ausgesendet wird. Joseph Dwyer blickt zurück: "Wir waren sehr erstaunt, als wir hier vor einigen Jahren feststellten, dass Blitze Röntgen- und Gammastrahlung freisetzen. Gammastrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen. Zehn bis hundertmal stärker als die Röntgenstrahlen beim Zahnarzt. Wir versuchen immer noch herauszufinden, wie die entstehen. Das ist sehr mysteriös."

Blitz-Raketen werden nachgeladen Quelle: ZDF

Dwyer sucht nach einer Antwort auf die Frage, woher diese enorme Strahlung tatsächlich kommt. Die Temperatur scheint keinen Einfluss darauf zu haben. Ein Blitz ist zwar etwa 30.000 Grad Celsius heiß, das ist fünfmal heißer als die Sonnenoberfläche, aber nicht heiß genug, um Röntgenstrahlung entstehen zu lassen. Dafür sind Temperaturen im Bereich von Milliarden Grad Celsius nötig. Dwyer vermutet vielmehr, dass extrem schnelle Elektronen, so genannte Runaway-Elektronen, also hochenergetische kosmische Teilchen, dahinter stecken.

Runaway-Elektronen

Nach der Theorie beschleunigen diese Runaway-Elektronen immer mehr, ähnlich einer Führungsgruppe bei Radrennen, irgendwann sind sie nicht mehr aufzuhalten. Dadurch können sie eine Lawine mit extrem hohen Energien erzeugen. Ihr Vorteil: die hohe Geschwindigkeit. So reichen vermutlich im Prinzip die elektrischen Felder, wie sie auch tatsächlich in einer Gewitterwolke gemessen wurden, um die Strahlung auszulösen.

Für Joseph Dwyer bedeutet das: "Wir müssen etwas finden, das in der Lage ist, Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wir sehen da nur eine Möglichkeit: die Runaway-Elektronen. Sie sind superschnell. Wenn sie mit den Luftbestandteilen kollidieren, werden sie noch schneller. Dadurch entstehen gewaltige Energien, und womöglich auch Röntgenstrahlung." Die gemessenen Röntgenstrahlen scheinen diese Theorie zu belegen. Denn im Gegensatz zu den langsamen Elektronen strahlen die schnellen Elektronen auf ihrem Weg Röntgenstrahlung ab.

Millisekunden im Visier

Wie sieht ein Blitz eigentlich aus? Wie erfolgen die einzelnen Verzweigungen? Das ist noch immer nicht erforscht. Erstmals ist es den beiden Blitzforschern Dr. Douglas Jordan von der Universität Florida und seinem Kollegen Prof. Dr. William H. Beasley vom "National Weather Center" der Universität von Oklahoma im Frühjahr 2008 gelungen, mit einer Hochgeschwindigkeits-Kamera Blitze im Detail darzustellen. Ihre Spezialkamera kann bis zu 100.000 Bilder pro Sekunde erfassen. Fünftausend mal schneller als jede normale Fernsehkamera. Die Aufnahmen dieser Photron von Blitzen über Oklahoma zeigten den Wissenschaftlern erstmals im Detail die unterschiedlichen Phasen eines Blitzes. Die Fachwelt war begeistert.

In den Millisekunden eines Blitzschlages entstehen ungeahnt starke elektrische Felder: Geballte Energie, deren Entstehung vielleicht eines Tages entschlüsselt werden kann. Doch die Blitzforscher werden wohl noch viele Jahre hier und andernorts enormen technischen Aufwand betreiben müssen, um den uralten Naturgewalten ihr Geheimnis zu entreißen.

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