Wissenschaftler messen erstmals Röntgenstrahlen gefährlicher Aufwärtsblitze: ScienceAlert

Die Art und Weise, wie wir über Blitze denken, ist tendenziell eher richtungsorientiert. Es biegt sich in brechenden Stromströmen vom Himmel, ein Symbol für die Kraft des Sturms.

Aber Blitze gehen nicht immer nach unten, und Wissenschaftler haben gerade eine vorläufige Messung durchgeführt, die uns helfen könnte, die Art und Weise zu verstehen, wie diese mächtige Kraft in der Natur geformt wird.

Ein Team unter der Leitung des Astrophysikers Thomas Origel-Schomont von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL) hat bei einer bestimmten Art von Blitzen, die höher in den Himmel einschlagen und als positive Aufwärtsblitze bezeichnet werden, die Röntgenemission direkt nachgewiesen und gemessen.

Aufwärtsblitze sind eine Art Blitz, der mit negativ geladenen Kräften an einem Punkt in großer Höhe beginnt, dann allmählich in den Himmel aufsteigt, um sich mit einer Gewitterwolke zu verbinden, bevor er eine positive Ladung auf den Boden überträgt. Die Röntgenerkennung könnte dazu beitragen, Schäden durch Blitze auf der ganzen Welt zu mindern.

„Auf Meereshöhe sind Aufwärtsblitze selten, aber in größeren Höhen können sie zur vorherrschenden Art werden.“ „Sagt Urigel Chaumont. „Es besteht auch das Potenzial, schädlicher zu sein, da der Blitz bei einem Aufwärtsblitz länger in Kontakt mit der Struktur bleibt als bei einem Abwärtsblitz, wodurch er mehr Zeit hat, die elektrische Ladung zu übertragen.“

Röntgenstrahlen sind ein bekannter Begleiter des Blitzes. Wir haben es bei abwärts gerichteten Blitzen von der Wolke zum Boden und bei von Raketen ausgelösten Blitzen entdeckt, in beiden Fällen während der Phase des negativen Pfeils nach unten. Es wurde in der Archer Commander-Phase von Ascendant Passive Lightning entdeckt.

Doch die Röntgenerkennung der Pionierphase von vier positiven Blitzen, die vom Santis Tower in der Schweiz ausgehen, sei laut Origiel-Chaumont und ihrem Team ein neues Werkzeug zum Verständnis von Blitzen.

„Der tatsächliche Mechanismus, durch den Blitze entstehen und sich ausbreiten, bleibt ein Rätsel.“ Sie erklären. „Die Beobachtung von Blitzen, die von hohen Bauwerken wie dem Santis Tower ausgehen, ermöglicht die Korrelation von Röntgenmessungen mit anderen gleichzeitig gemessenen Größen, etwa Hochgeschwindigkeitsvideobeobachtungen und elektrischen Strömen.“

Der Santis Tower ist ein großartiger Ort, um Blitze zu studieren. Das als Kommunikationsturm und Wetterbeobachtungsstation konzipierte und genutzte Gebäude ist 124 Meter (407 Fuß) hoch und befindet sich auf dem Gipfel des 2.502 Meter (8.209 Fuß) hohen Berges Santis in den Appenzeller Alpen.

Es ragt wie ein Finger in den Himmel und ist ein Hauptziel für Blitze. Tatsächlich wurde er von Elektroschocks getroffen Ungefähr 100 Mal im Jahr.

Aufgrund seiner Höhe und der freien Sicht auf die umliegenden Berge ist es ein hervorragender Ort zur Aufzeichnung und Analyse des Blitzverhaltens. Die Forscher nahmen ihre vier Aufwärtsblitze mit Hochgeschwindigkeitskameras auf; Ein einzelner Blitz wurde mit erstaunlichen 24.000 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet.

Mit diesen Kameras konnten Forscher den Unterschied zwischen positiven Aufwärtsblitzen, die Röntgenstrahlen aussenden, und solchen, die keine Röntgenstrahlen aussenden, erkennen. Die Röntgenemission ist sehr kurz, verschwindet innerhalb der ersten Millisekunde der Leiterbildung und geht mit sehr schnellen Änderungen des elektrischen Feldes sowie der Geschwindigkeit einher, mit der sich der Strom ändert.

Forscher sagen, dass dies Auswirkungen auf die Verringerung des Schadens hat, den Blitze an menschlichen Strukturen verursachen.

„Als Physiker möchte ich die Theorie hinter Beobachtungen verstehen, aber diese Informationen sind auch wichtig, um Blitze aus technischer Sicht zu verstehen.“ „Sagt Urigel Chaumont.

„Immer mehr hochgelegene Bauwerke wie Windkraftanlagen und Flugzeuge werden aus Verbundwerkstoffen gebaut. Diese sind weniger leitfähig als Metalle wie Aluminium, erhitzen sich also stärker und sind dadurch anfälliger für Schäden durch aufsteigende Blitze.“

Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.