Dunkler Blitz: Aufdeckung der stärksten Energieentladung der Erde

Gewitter sind eines der faszinierendsten meteorologischen Ereignisse. Sie zeichnen sich durch ihre elektrische Aktivität in Form von Blitz und Donner aus – verursacht durch die schnelle Ausdehnung der Luft, die den Weg eines Blitzes umgibt.

Während eines Gewitters passiert jedoch mehr, als man tatsächlich sehen und hören kann. 2013 entdeckten Wissenschaftler der Universität Bergen, Norwegen, während eines Gewitters eine andere Art von Blitzen, die für uns nicht sichtbar sindmit bloßem Auge und erzeugt keinen Ton.

Das Phänomen war nicht wirklich neu. Als es 1991 zum ersten Mal entdeckt wurde, hieß es „dunkler Blitz“, aber damals glaubten die Wissenschaftler, sie hätten es mit Gammastrahlen zu tun, die aus dem Weltraum kommen.

Neuere Forschungen haben bestätigt, dass dunkle Blitze ein natürliches Phänomen sind, das ein wesentlicher Bestandteil der Blitzentladung ist.bei Gewitter — und ist vollkommen irdisch.

Was ist dunkler Blitz?

Dunkler Blitz ist ein Ausbruch von Gammastrahlen, der durch die Kollision von sich extrem schnell bewegenden Elektronen und Luftmolekülen erzeugt wird, die während eines Gewitters stattfindet. Forscher bezeichnen es auch als terrestrischen Gammablitz.

Der Ausbruch tritt direkt vor einem gewöhnlichen Blitz auf und es wird angenommen, dass er Teil des gleichen Prozesses der „Entladung“ von Blitzen ist, und es wird angenommen, dass er die energiereichste Strahlung ist, die auf natürliche Weise auf der Erde produziert wird.

Im Jahr 2013 verwendeten Forscher der Universität Bergen in Norwegen Daten von Satelliten, die mit Gammastrahlendetektoren ausgestattet waren, um Gammablitze zu identifizieren, die sichtbaren Blitzen vorausgingen.

Diese Entdeckung wurde zufällig gemacht, als zwei Satelliten zufällig gerade über demselben Gewitter vorbeizogen, als der Impuls auftrat. Das Team kombinierte Satelliten- und Radiowellendaten, um das ätherische elektrische Ereignis zu rekonstruieren, das nur 300 Millisekunden dauert. Sie kamen zu dem Schlussder Der dunkle Blitz wurde durch das starke elektrische Feld ausgelöst, das sich kurz vor dem sichtbaren Blitzeinschlag entwickelt.

Da mehr Informationen benötigt wurden, um diese Hypothesen zu überprüfen, versuchen Blitzforscher nun, Daten von der zu sammeln. Überwachung der Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Weltraum ASIM, ein Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation ESA auf der Internationalen Raumstation ISS.

ASIM verwendet Kameras und Röntgen- und Gammastrahlendetektoren, die verwendet werden können, um Blitze in der oberen Atmosphäre und terrestrische Gammastrahlenblitze TGF, auch bekannt als dunkle Blitze, zu untersuchen.

Wie wurde dunkler Blitz entdeckt?

Was wir jetzt über dunkle Blitze wissen, ist das Ergebnis eines Zufalls.

Im Jahr 2006 flogen zwei separate Satelliten innerhalb von 186 Meilen 300 km von einem Gewitter in Venezuela. Der erste Satellit war mit einem optischen Detektor ausgestattet und der zweite Satellit hatte einen Gammastrahlendetektor. Der erste Satellit zeichnete visuelle Informationen von aufein Blitz und der zweite Satellit nahm einen Blitz von Gammastrahlung vor dem anderen auf.

Sieben Jahre später entwickelten der Weltraumforscher Nikolai Østgaard und sein Team von der Universität Bergen einen neuen Suchalgorithmus, um die Daten im zweiten Satelliten erneut zu verarbeiten. So entdeckten sie eine große Anzahl von Gammablitzen, die kurz vor dem Sichtbaren auftratenBlitz – mehr als ursprünglich gemeldet.

Zusätzlich fanden sie heraus, dass es zum Zeitpunkt des Ereignisses eine Entladung von Funkwellen gab, die von einem Funkempfänger an der Duke University in Dunham, North Carolina, etwa 1864 Meilen 3.000 km vom Sturm entfernt aufgezeichnet wurden.

Das Team glaubt, dass dies alles als Teil desselben elektrischen Ereignisses miteinander verbunden ist, und rekonstruierte es wie folgt:

Woher kommt der Blitz?

Ein typischer Blitz entsteht, wenn zwei elektrisch und entgegengesetzt geladene Regionen der Atmosphäre aufeinandertreffen.Diese Regionen der Atmosphäre sind normalerweise die Gewitterwolken, aber es können auch Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und dem Boden bestehen.

Im Allgemeinen tritt ein Blitz auf, wenn starke Aufwinde in Cumulonimbus-Wolken Gewitterwolken zwingen Wassertropfen und Eiskristalle dazu, aneinander zu reiben. Dadurch entsteht eine Ansammlung von positiv und negativ geladenen Partikeln. Die Aufwinde bewirken auch, dass sich die Partikel trennen—die Spitze der Wolke wird positiv geladen, während die Basis der Wolke negativ geladen wird.

Sobald die negative Ladung am Boden der Wolke groß genug wird, eilt sie zur Erde. Gleichzeitig werden positive Ladungen am Boden von dieser angezogen und fließen nach oben. Wenn die beiden entgegengesetzten Ladungen aufeinandertreffen, entsteht eine starke elektrischeStrom, Rückschlag genannt, trägt positive Ladung in die Wolke hinauf, was wir als helles Aufblitzen eines Blitzes sehen.

Obwohl viele glauben, dass sich Blitze von der Wolke nach unten oder vom Boden nach oben bewegen, können sich Blitze in Wirklichkeit in beide Richtungen bewegen. Die positive Ladung auf Bodenhöhe zieht die negative Ladung von oben an, wodurch der Strom zum Boden fließt. Atgleichzeitig wird die positive Masseladung nach oben gezogen in Form von aBodenangriff.

Negativ und positiv geladene Wolken können genau das gleiche in der Luft tun, also würdest du sehen, wie der Blitz von einer Wolke zur anderen wandert, anstatt dass sich der Blitz auf den Boden oder vom Boden aufwärts zu bewegen scheint.

Das in den Wolken erzeugte elektrische Feld kann Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Elektronen können mit Luftmolekülen kollidieren und Verzögerungsstrahlung erzeugen, die Positronen erzeugt, positiv geladene subatomare Teilchen mit der gleichen Masse und Ladungsgröße wie das Elektron, im Wesentlichen Antimaterieteilchen. Wenn dort oben Elektronen und Positronen aufeinandertreffen, sie vernichten sich gegenseitig und emittieren Gammastrahlen.

So kann der grundlegende Prozess der Blitzentladung dunkle Blitze erzeugen.

Sind dunkle Blitze schädlich für Menschen?

Gammastrahlung ist tatsächlich eine der zerstörerischsten Arten von Strahlung. Sie ist ionisierend, was bedeutet, dass sie Elektronen aus Atomen extrahieren kann. Wenn sie in die Zellen eindringt, bricht sie die Bindungen in DNA-Molekülen und verursacht genetische Schäden, die Krebs auslösen.

Ein typischer Blitzschlag trifft mehr oder weniger an einer Stelle ein, aber Gammastrahlungsblitze breiten sich sehr schnell in alle Richtungen aus. So besorgniserregend dies klingen mag, die Realität ist, dass Gammastrahlen von dunklen Blitzen dazu neigen, sich zu zerstreuen, bevor sie gefährlich werdenLebewesen auf der Erde.

Laut dem Blitzexperten John Dwyer vom Florida Institute of Technology ist es wahrscheinlich, dass nur Menschen, die während eines Gewitters in einem Flugzeug reisen, eine erhebliche Dosis ionisierender Strahlung von dunklen Blitzen erhalten. Dies wird jedoch abgeschwächt, weil a Piloten dazu neigenGewittern ausweichen;b dunkle Blitze sind nicht immer da – es wird tatsächlich angenommen, dass sie nur einmal pro tausend sichtbarer Blitze auftreten;und c selbst wenn jemand zufällig von einer erheblichen Menge Gammastrahlen getroffen würde, würde er nichts spüren.

Der einzige Weg zu wissen, ob die Passagiere dunklen Blitzen und Gammastrahlen ausgesetzt sind, besteht darin, mit Strahlungsdetektoren an Bord zu fliegen. Um weitere Forschungen zu dunklen Blitzen durchzuführen, ist es jedoch besser, Gammastrahlendetektoren anzubringenSatelliten, da sie sich in der Vergangenheit als nützlich erwiesen haben.

Heutzutage sind einige der leistungsstärksten Werkzeuge für Fortschritte bei der Erforschung dunkler Blitze der Atmosphere-Space Interactions Monitor der ESA, der sich auf der Internationalen Raumstation befindet, und das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA.

Letzteres wurde 2008 gestartet, um Gammastrahlenausbrüche und Transienten zu untersuchen, nicht speziell für die Untersuchung dunkler Blitze, sondern hauptsächlich für die Untersuchung dunkler Materie, Mikro Schwarze Löcher, und Supernova-Überreste.

Alle diese Phänomene sind mit Gammastrahlung verbunden.

Tatsächlich dachten Wissenschaftler vor der Entdeckung dunkler Blitze, dass Gammastrahlung aus dem Weltraum käme. Was das Phänomen dunkler Blitze ihnen und uns zeigte, ist, dass Gammastrahlung nicht nur durch den Tod der Sterne erzeugt wird undAtomexplosionen, aber auch durch weltliche Ereignisse wie Gewitter, die buchstäblich über unseren Köpfen stattfinden.