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Gewitterforschung : Dem Geheimnis der Blitze auf der Spur

  • -Aktualisiert am
Superterb-Drahtantennen für den niederfrequenten Frequenzbereich

Jede Lofar-Station besteht aus 96 Antennen für besonders langwellige Radiostrahlung zwischen 30 und 80 Megahertz sowie 48 Antennen für einen kurzwelligeren Bereich. Der Superterp bei Exloo in den Niederlanden besteht aus 24 dieser Stationen, hinzu kommen 22 weitere über mehrere Länder Europas verteilte Stationen, fünf davon stehen in Deutschland. Alle zusammen sind miteinander vernetzt. „Phased array“ heißt das Zauberwort: Die von sämtlichen Antennenstationen aufgezeichneten Daten werden gespeichert. Doch „ausgerichtet“ wird das Teleskop in der Regel erst lange nach der eigentlichen Messung. Es ist, als ob man alle Gespräche in einem vollbesetzten Festsaal mit Mikrofonen aufzeichnen würde, um hinterher einzelne Stimmen und deren Herkunft zu identifizieren.

Der Anfang eines neuen  Forschungsfeldes

Mit den von allen Lofar-Antennen pro Sekunde gesammelten Daten könnte man mehrere DVDs beschreiben. Die Verarbeitung dieser Datenmenge beschäftigt einen Supercomputer vom Typ Blue Gene/P. Der IBM-Großrechner, ebenfalls in den Niederlanden beheimatet, verarbeitet die Datenflut zu Bildern, die dank der Verteilung der Stationen über mehrere Länder eine besonders hohe Schärfe erreichen. Rein äußerlich hat eine Lofar-Station mit einem klassischen Radioteleskop nicht viel gemein: Die 96 Niederfrequenzantennen bestehen aus Gestellen aus Metallstangen und Drähten.

Bis Lofar regelmäßig für die Gewitterforschung genutzt werden kann, bleibt aber noch einiges zu tun. Die erste erfolgreiche Messung eines elektrischen Gewitterfeldes ist zwar ein wichtiger Schritt, noch können die Forscher aber nicht sagen, welche Feldstärke für einen bestimmten Blitz verantwortlich gewesen war. Dazu muss man die Lofar-Daten zunächst mit meteorologischen Messungen kombinieren. Zumindest zeigen die ersten Messungen, dass das registrierte elektrische Feld deutlich schwächer war als nach der klassischen Modellvorstellung. Damit bleibt die Frage, wie Blitze entstehen, vorerst noch offen. Immerhin gibt es Lösungsansätze: „Eine Denkrichtung geht davon aus, dass eine Wolke nicht leer ist: Sie enthält Tröpfchen und Eisteilchen, und die könnten durch ihre hohe Dielektrizitätskonstante das elektrische Feld lokal verstärken“, erklärt Ebert.

Noch viele Fragen offen

Und dann gibt es noch die Theorie, der zufolge die kosmischen Teilchen, die Lofar für die Untersuchung der Gewitterwolken nutzt, die Blitze selbst auslösen. Die Kaskade energiereicher Sekundärteilchen der Luftschauer ionisiert die Luft und könnte damit die für die Zündung eines Blitzes erforderliche Feldstärke lokal herabsetzen. Die Felder müssten keine Millionen Volt pro Meter erreichen, einige hunderttausend könnten genügen. Der russische Physiker Alexander Gurevich vom Moskauer Lebedew-Institut formulierte diese Idee schon 1992, doch sie ist umstritten. Ihr größter Schönheitsfehler: Es treffen längst nicht genug kosmische Teilchen ausreichender Energie auf eine typische Gewitterwolke. Lofar registrierte etwa eines pro Stunde, zu wenig im Vergleich zu den vielen Blitzen, die schon aus einer einzigen Wolke zucken.

Die Antwort liege womöglich in der Mitte, meint Ute Ebert. Mit ihrer Arbeitsgruppe arbeitet sie an einem kombinierten Modell, das sowohl Eisteilchen und Wassertröpfchen als auch kosmische Teilchenstrahlung enthält. Welche Idee am Ende zutrifft – mit Lofar haben Gewitterforscher ein Instrument in der Hand , sie direkt zu überprüfen. Um die elektrische Natur der Gewitterblitze zu beweisen, genügte Benjamin Franklin ein einfacher Flugdrachen. Er hätte nie geahnt, welcher Aufwand nötig sein würde, um das Geheimnis der Blitze endgültig zu lösen.

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