Wissenschaftler entschlüsseln das Rätsel der Blitzentstehung aus Wolken

Mehr als 270 Jahre nachdem Benjamin Franklin den Zusammenhang zwischen Blitz und Elektrizität entdeckt hatte, ist das größte Rätsel, wie Blitze aus Gewitterwolken entstehen, endlich gelöst.

Blitze entstehen möglicherweise nicht dort, wo wir es einst vermutet haben – Foto: KI

Eine bahnbrechende neue Entdeckung in der Atmosphärenphysik legt nahe, dass Blitze nicht einfach das Ergebnis gewöhnlicher Gewitter sind. Vielmehr könnte in der Atmosphäre eine gewaltige Kettenreaktion ablaufen, ähnlich dem Effekt eines Flipperautomaten, die der Schlüssel zur Entstehung von Blitzen sein könnte.

Obwohl Blitze ein bekanntes Phänomen sind, bei dem die Luft auf bis zu 27.000 Grad Celsius erhitzt werden kann, das Fünffache der Temperatur der Sonnenoberfläche, haben Wissenschaftler ihren Entstehungsprozess innerhalb von Wolken noch nicht vollständig verstanden.

In einer neuen Veröffentlichung der American Geophysical Union hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Professor Victor Pasko und Doktorand Zaid Pervez (Penn State University, USA) erstmals eine präzise und quantitative Erklärung für dieses Phänomen geliefert.

„Unsere Entdeckung liefert die erste klare, messbare Erklärung dafür, wie Blitze in der Natur entstehen“, sagte Pasko. „Sie verbindet Elemente aus der Röntgenstrahlung und den elektrischen Feldern mit der Physik der ‚Elektronenlawinen‘.“

Dem Forschungsteam zufolge ähnelt die Entstehung von Blitzen einem unsichtbaren Flipperautomaten in einer Gewitterwolke. Genauer gesagt beschleunigen die extrem starken elektrischen Felder in der Gewitterwolke freie Elektronen, wodurch diese heftig mit Gasmolekülen wie Stickstoff und Sauerstoff kollidieren.

Bei diesen Kollisionen entstehen Röntgenstrahlen und hochenergetische Photonen, die die Grundbausteine ​​des Lichts sind. Diese Photonen setzen dann durch den photoelektrischen Effekt neue Elektronen frei und lösen so eine Kettenreaktion aus, die als „relativistische Elektronenlawine“ bekannt ist.

Wenn dieser Prozess ein bestimmtes Niveau erreicht, entsteht ein Blitz.

Das Forschungsteam beschränkte sich nicht nur auf die Erklärung gewöhnlicher Blitze, sondern erweiterte auch das Verständnis eines schwerer fassbaren Phänomens: des „schwarzen Blitzes“ oder terrestrischen Gammablitzes.

Es handelt sich dabei um hochenergetische Röntgenblitze, die jedoch nicht von Licht oder Radiowellen begleitet werden, wodurch sie für das bloße Auge und Wetterradar nahezu „unsichtbar“ sind.

Auf Grundlage detaillierter physikalischer Simulationen vermutet das Team, dass die durch Elektronenlawinen erzeugten hochenergetischen Röntgenstrahlen unter den richtigen Bedingungen durch den photoelektrischen Effekt in der Luft weiterhin neue Elektronen erzeugen können. Dieser Prozess verläuft sehr schnell und bildet eine starke, sich selbst verstärkende Kettenreaktion, emittiert aber weder sichtbares Licht noch ein deutliches Radiosignal.

Dies erklärt ein Phänomen, das Wissenschaftler seit Jahren vor ein Rätsel stellt: warum manche Wolkenregionen, obwohl sie sehr dunkel und ruhig erscheinen, hochenergetische Gammastrahlen erzeugen können.

Die Entdeckung löst nicht nur eines der ältesten Rätsel der Meteorologie, sondern eröffnet auch die Möglichkeit wichtiger Anwendungen: genauere Blitzwarnungen in der Zukunft, ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Blitzen auf Flugzeuge und Satelliten sowie weitere Verbesserungen bei Modellen zur Vorhersage extremer Wetterereignisse angesichts des Klimawandels.

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MINH HAI

Quelle: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm