Bei Gewitter entlädt sich eine besonders große Menge an Energie. Diese Kraft kann beobachtet und gehört werden. Wie stark diese Wirkung jedoch werden kann, war bisher unklar.
Nun fanden Forscher heraus, dass Blitze bei einem Gewitter ihre Energie nicht nur über das sichtbare Licht entladen. Sie setzen bei der Entladung auch Röntgen- und Gammastrahlung frei, mit erstaunlichen Wechselwirkungen mit der unmittelbaren Umgebung. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen veröffentlichte die Arbeitsgruppe der University of Orleans Geographical Research Letters.
Energiereiche Elektronen sind der Grundstein für besonders starke Strahlungen
Aus langjähriger Forschung ist bereits bekannt, dass beim Gewitter kleine Elektronen eine immense Kettenreaktion nach sich ziehen. Aus ihnen gehen zunächst vereinzelte Reaktionen hervor, die wiederum Energie an andere, weitaus stärkere Elektronen abgeben. Auf diese Weise entsteht das Schauspiel eines Blitzes.
Die Forschungsgruppe wollte nun herausfinden, wie stark die Energie eines Blitzes werden kann. Besonders die Häufigkeit der Röntgen- und Gammastrahlen war für sie ein wichtiger Punkt. Dabei entwickelten sie einen neuartigen Mechanismus, der das Vorkommen der Röntgenstrahlen in Verbindung mit der Blitzaktivität messen sollte.
In ihrer Studie erläutern die Autoren, wie der Mechanismus funktionierte: „Diese Ereignisse werden allgemein als terrestrische Gammastrahlenblitze (TGFs) bezeichnet. Der Mechanismus basiert auf einem Rückkopplungsprozess, der die Amplifikation relativistischer Elektronenlawinen ermöglicht, wenn die von diesen Elektronen emittierten Röntgenstrahlen in Bezug auf die Elektronenbewegung rückwärts reisen und aufgrund der photoelektrischen Absorption in der Luft neue relativistische Elektronensamen erzeugen.“
Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Gammastrahlen nicht nur aufgrund der enormen Energie freigesetzt werden. Sie beobachteten in den Untersuchungen eine Verbindung zwischen Elektronen und Luftteilchen. Somit dürfte die Kollision zwischen Luftteilchen und Elektronen der Grund für die enormen Kräfte sein.
Simulation zeigt die Entstehung der Gammastrahlen
Um ihre These beweisen zu können, erarbeitete die Gruppe eine Simulation. Aus früheren Studien wussten die Wissenschaftler bereits, dass die Blitz-Spitze besonders energiereich ist. Angesichts dessen konzentrierten sie sich auf diesen Bereich. Victor Pasko, Hauptautor der Studie erklärt, dass der Fokus der Simulation bei der Frage „Was für ein elektrisches Feld benötigt man, um diese Lawine aus Elektronen auszulösen?“ lag.
Die Ergebnisse waren eindeutig. In der Simulation bildeten sich nur dann Gamma- oder Röntgenstrahlen, wenn sich die Spitze des Blitzes über 100 Meter erstreckt. Erst nach dieser Entfernung entsteht genügend Energie, um die intensiven Strahlungen zu bilden.
Das Team sieht in ihren Ergebnissen einen Abschluss zu bisherigen Studien und geht davon aus, dass das Modell in Zukunft eine Grundlage für weitere Untersuchungen liefern könnte. „Unser Modell stimmt mit den Ergebnissen von Beobachtungen und Experimenten überein und bestätigt, dass die terrestrischen Gammastrahlenentladungen aus relativ kompakten Bereichen stammen.“ Weiter betonen sie, dass diese Art von Blitzen nicht nur unter Laborbedingungen entstehen können, sondern auch regelmäßig am Nachthimmel erscheinen.
Bild von PayPal.me/FelixMittermeier auf Pixabay