Blitze entstehen möglicherweise anders als wir dachten – Foto: AI
Eine bahnbrechende Entdeckung in der Atmosphärenphysik legt nahe, dass Blitze nicht einfach die Folge eines Gewitters sind. Vielmehr könnte in der Atmosphäre eine gewaltige Kettenreaktion, ähnlich einem Flipperautomaten-Effekt, am Werk sein, die der Schlüssel zur Blitzauslösung sein könnte.
Obwohl Blitze ein bekanntes Phänomen sind und die Luft auf bis zu 27.000 Grad Celsius erhitzen können – das Fünffache der Temperatur der Sonnenoberfläche –, haben Wissenschaftler ihren Entstehungsprozess im Inneren von Wolken noch nicht vollständig verstanden.
In einer neuen Veröffentlichung in der American Geophysical Union hat ein internationales Forscherteam 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 die Zusammenhänge zwischen Röntgenstrahlen und elektrischen Feldern mit der Physik von Elektronenlawinen.“
Laut dem Forschungsteam ähnelt der Prozess der Blitzentstehung einem unsichtbaren Flipperautomaten in einer Gewitterwolke. Konkret 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 Grundbausteine des Lichts. Diese Photonen setzen dann durch den photoelektrischen Effekt neue Elektronen frei und erzeugen so eine Kettenreaktion, die als „relativistische Elektronenlawine“ bezeichnet wird.
Wenn dieser Prozess ein bestimmtes Niveau erreicht, entsteht ein Blitz.
Das Forschungsteam beschränkte sich nicht auf die Erklärung gewöhnlicher Blitze, sondern erweiterte auch sein Verständnis eines schwer fassbareren Phänomens: des „schwarzen Blitzes“ oder terrestrischen Gammastrahlenblitzes.
Dabei handelt es sich um hochenergetische Röntgenausbrüche, die jedoch nicht von Licht- oder Radiowellen begleitet werden, was sie für das bloße Auge und Wetterradar nahezu „unsichtbar“ macht.
Basierend auf detaillierten physikalischen Simulationen kommt das Team zu folgendem Schluss: Unter den richtigen Bedingungen können die hochenergetischen Röntgenstrahlen, die durch die Elektronenlawine entstehen, durch den photoelektrischen Effekt in der Luft weiterhin neue Elektronen erzeugen. Dieser Prozess läuft sehr schnell ab und bildet eine starke, sich selbst verstärkende Kettenreaktion, sendet jedoch weder sichtbares Licht noch ein deutliches Radiosignal aus.
Dies erklärt ein Phänomen, das Wissenschaftler seit Jahren vor ein Rätsel stellt: Warum einige Wolkenregionen, obwohl sie sehr dunkel und ruhig erscheinen, hochenergetische Gammastrahlen erzeugen können.
Die Entdeckung löst nicht nur eines der ältesten Rätsel der Meteorologie, sondern ebnet auch den Weg für wichtige Anwendungen: genauere Blitzwarnungen in der Zukunft, ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Blitzen auf Flugzeuge und Satelliten und könnte Modelle zur Vorhersage extremer Wetterbedingungen angesichts des Klimawandels weiter verbessern.
Quelle: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm
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