Zum ersten Mal wurden Röntgenstrahlen zu Beginn positiver Blitzeinschläge beobachtet, eine Beobachtung, die den Ursprung dieser seltenen (und besonders gefährlichen) Form von Blitzen verdeutlicht.
Weltweit sind Blitze jedes Jahr für mehr als 4.000 Todesopfer und Schäden in Milliardenhöhe verantwortlich. Um das Risiko zu reduzieren, ist es wichtig, genau zu verstehen, wie Blitze entstehen. Da Blitzphänomene jedoch auf Zeitskalen unter einer Millisekunde auftreten, sind direkte Messungen äußerst schwierig.
Nun haben Forscher des Labors für elektromagnetische Verträglichkeit unter der Leitung von Farhad Rachidi an der EPFL School of Engineering (Eidgenössische Polytechnische Hochschule Lausanne) zum ersten Mal ein schwer fassbares Phänomen direkt gemessen, das viel über die Entstehung des Blitzes erklärt: Strahlung X- Strahl.
In einer gemeinsamen Studie mit der Fachhochschule der Westschweiz und der Universität Uppsala in Schweden zeichneten sie Blitzeinschläge am Säntis-Turm (im Bild) im Nordosten der Schweiz auf und identifizierten Röntgenstrahlen, die mit dem Einsetzen positiver Aufwärtsblitze verbunden sind. Diese Blitze beginnen mit negativ geladenen Ranken (Anführern), die Schritt für Schritt von einem hochgelegenen Objekt aufsteigen, bevor sie sich mit einer Gewitterwolke verbinden und positive Ladung auf den Boden übertragen.
„Auf Meereshöhe sind Aufwärtsblitze selten, könnten aber in großen Höhen zur vorherrschenden Art werden. Sie können auch potenziell schädlicher sein, da der Blitz bei einem Aufwärtsblitz länger in Kontakt mit einer Struktur bleibt als bei einem Abwärtsblitz.“ Blitz, der ihm mehr Zeit gibt, elektrische Ladung zu übertragen“, erklärt Toma Oregel-Chaumont, Doktorand am Labor für elektromagnetische Verträglichkeit, in einer Erklärung.
Obwohl schon früher Röntgenemissionen anderer Strahlungsarten beobachtet wurden, ist dies das erste Mal, dass sie von nach oben gerichteten positiven Flares erfasst wurden. Oregel-Chaumont, der erste Autor eines aktuellen Artikels von Nature Scientific Reports, in dem die Beobachtungen beschrieben werden, sagt, dass sie wertvolle Informationen darüber liefern, wie Blitzeinschläge und insbesondere aufsteigende Blitzeinschläge entstehen.
„Der eigentliche Mechanismus, durch den Blitzeinschläge entstehen und sich ausbreiten, bleibt ein Rätsel. Die Beobachtung von aufwärts gerichteten Blitzeinschlägen von hohen Bauwerken wie dem Säntis-Turm ermöglicht die Korrelation von Röntgenmessungen mit anderen gleichzeitig gemessenen Größen, wie Hochgeschwindigkeits-Videobeobachtungen und Elektrizität.“ Strömungen”.
EINE EINZIGARTIGE BEOBACHTUNGSMÖGLICHKEIT
Es ist vielleicht nicht verwunderlich, dass die neuartigen Beobachtungen in der Schweiz gemacht wurden, da der Säntisturm ideale und einzigartige Messbedingungen bietet. Der 124 Meter hohe Turm steht auf einem hohen Gipfel in den Appenzeller Alpen und ist somit ein Hauptziel für Blitzeinschläge. Von benachbarten Gipfeln besteht eine klare Sichtlinie und die umfangreichen Forschungsanlagen sind vollgepackt mit Hochgeschwindigkeitskameras, Röntgendetektoren, elektrischen Feldsensoren und Strommessgeräten.
Entscheidend war, dass das Team dank der Geschwindigkeit und Empfindlichkeit dieser Ausrüstung einen Unterschied zwischen den negativen Leiterstufen, die Röntgenstrahlen aussendeten, und denen, die keine Röntgenstrahlen aussendeten, erkennen konnte, was eine Theorie der Strahlenbildung stützte, die als „Cold Runaway Electron Model“ bekannt ist. Einfach ausgedrückt, die Vereinigung von
„Als Physiker möchte ich die Theorie hinter den Beobachtungen verstehen, aber diese Informationen sind auch wichtig, um Blitze aus technischer Sicht zu verstehen: Es werden immer mehr hochgelegene Bauwerke wie Windkraftanlagen und Flugzeuge gebaut.“ „Sie bestehen aus Verbundwerkstoffen und sind weniger leitfähig als Metalle wie Aluminium, sodass sie sich stärker erwärmen und dadurch anfälliger für Schäden durch nach oben gerichtete Strahlen sind“, sagt Oregel-Chaumont.
Die Beobachtungen im Säntis, wo jedes Jahr mehr als 100 Blitze einschlagen, werden fortgesetzt. Als nächstes planen Wissenschaftler, das Ausrüstungsarsenal des Turms um einen Mikrowellensensor zu erweitern. Dies könnte helfen festzustellen, ob das Kaltleckmodell auch für nach unten gerichtete Strahlen gilt, da Mikrowellen im Gegensatz zu Röntgenstrahlen aus Wolken gemessen werden können.
