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Blitzforschung: Die Suche nach einem Blitzableiter

PlayDunkle Wolken über dem Rheinland
Blitzforschung: Die Suche nach einem Blitzableiter

Blitze sind eine Angst einflößende Laune der Natur. Und sie sind ein Phänomen mit zerstörerischer Kraft. Über zwei Millionen Blitze entladen sich etwa jährlich über Deutschland. Eine halbe Million davon schlägt tatsächlich auch ein. Laut Versicherungswirtschaft entstehen dadurch jährlich Schäden zwischen 200 und 400 Millionen Euro. Die gewaltige Kraft und Energie von Blitzen zu erforschen, ist gar nicht so einfach. Trotzdem überlegen Forscher auch, wie man sie manipulieren könnte.

Hoher Peißenberg: Eine Falle für Blitze

Blitz-Fanganlage auf dem Fernsehturm am Hohen Peißenberg
Auf dem Fernsehturm am Hohen Peißenberg ist ein Aluminiumrink montiert. Dieser soll Blitze anziehen.

Auf dem Hohen Peißenberg, einem 1.000 Meter hohen Berg im Bayerischen Voralpenland, steht eine in Deutschland einmalige Anlage. Hoch oben, an der Spitze eines Fernsehturms, ist eine Fangeinrichtung für Blitze montiert. Eine Art Antenne aus Aluminium und ein Aluminium-Fangring. Beides soll Blitze anziehen und durch den Turm leiten, vorbei an verschiedenen Messgeräten. Christian Paul von der Universität der Bundeswehr in München betreibt diese Anlage. Er versucht damit das Wesen der Blitze mehr und mehr zu ergründen. Vor allem interessiert ihn die Stärke der Blitze und ihre Dynamik. Also wie schnell Spannung ansteigt und sich bei einem Einschlag entlädt. Im Schnitt misst Christian Paul hier Blitze mit Stromstärken von 10.000 bis 20.000 Ampere – aus der Steckdose Zuhause kommen maximal 16 Ampere.

Wie entwickeln sich Blitze?

Hand zeigt auf einen Monitor mit Blitzbild
Eine Hochgeschwindigkeitskamera beobachtet das Verhalten der Blitze. Hier ist einer, der sich von der Fanganlage gegen den Himmel entwickelt.

Kein Blitz ist wie der andere. Jeder Einschlag ist wie eine neue Entdeckung für Christian Paul. Zusätzlich zu den Messgeräten hat der Forscher auch eine Hochgeschwindigkeitskamera installiert. Mit ihr lässt sich das "Verhalten" der Blitze beobachten. Normalerweise entwickelt sich ein Blitz von der Wolke zum Boden hin. Dabei gibt es ein ruckartiges Vorwachsen des Blitzes. Immer wieder wird Ladung nachgeschoben, bis schließlich der Boden erreicht ist. Am Hohen Peißenberg kann man aber auch beobachten, was typisch für hohe Gebäude ist: Der Blitz entwickelt sich von unten nach oben. Denn wenn eine Gewitterwolke im Himmel schwebt, ist bei entsprechendem Abstand auch der Boden darunter beziehungsweise die der Gewitterwolke am nächsten liegenden Punkte, wie hohe Gebäude oder Bäume, elektrisch geladen. Sowohl von unten als auch von oben wachsen Entladungskanäle durch die Luft, bis sie schließlich aufeinander treffen und ein starker Strompuls für Entladung sorgt.

Heißer Donner entsteht

Blitz schlägt in See ein
Bei einem Blitz erhitzt sich die Luft im Blitzkanal auf 30.000 Grad. Die Luft dehnt sich schlagartig aus. Das verursacht das Donnergeräusch.

Bei so einer Entladung erwärmt sich die Luft im Blitzkanal auf 20.000 bis 30.000 Grad. Durch das plötzliche Aufheizen dehnt sich die Luft schlagartig aus. Mit einer Geschwindigkeit, die schneller als der Schall ist. Dabei wird die Schallmauer durchbrochen. Eine Druckwelle verdichteter Luftmoleküle entsteht. Die breitet sich aus und ist als Donnergeräusch wahrnehmbar. Während Christian Paul die Natur der Blitze noch genauer untersuchen und verstehen will, versuchen andere sie schon ganz gezielt zu manipulieren.

Laser gegen Gewitter

Jean-Pierre Wolf (re.) mit einem Studenten im Labor.
Jean-Pierre Wolf (re.) erzeugt mit seinem Team künstliche Blitze in einem Labor der Universität Genf.

Jean-Pierre Wolf von der Universität Genf hat die Vision, Gewitterwolken und Blitze mit einem mobilen Laser zu beschießen und damit die Entladungen künstlich und gelenkt auszulösen. Auf die Art und Weise könnten sich Flughäfen, Industrieanlagen, Kraftwerke schützen lassen. Dass das tatsächlich funktionieren kann, hat er in seinem Labor in kleinem Maßstab schon bewiesen. Zwischen zwei Metallkugeln erzeugt er künstliche Blitze mit 100.000 Volt Spannung. Echte Blitze haben mehrere 100.000.000 Volt. Unbeeinflusst entladen sich die künstlichen Blitze auf einer chaotischen Zick-Zack-Bahn – unberechenbar, genau wie in der Natur.

Roter Teppich für Blitze

Blitz im Experiment
Blitzentladung zwischen zwei Polen.

Doch wenn Jean-Pierre Wolf die beiden Metallkugeln mit einem Laserstrahl streift und somit verbindet, dann entlädt sich die Spannung genau durch den Laserstrahl, schnurgerade und nicht chaotisch. Der Laser erzeugt durch seine hohe Energie lauter geladene Luftmoleküle. Sie wirken wie ein unsichtbarer, elektrisch leitfähiger Draht. Der Laser rollt für den Blitz den roten Teppich aus. Der Genfer Forscher glaubt also daran, mit einem energiereichen Laser in eine Gewitterwolke schießen zu können und damit, wie mit einem gigantischen Blitzableiter, die Wolke zu entladen. Die Blitze würden dann durch den Laserstrahl bis zur Erde geleitet. Tatsächlich ist es Wolf auch schon gelungen, das Prinzip in der Natur zu beweisen. Allerdings gelang es nur, die Blitze einige Meter auf den Weg des Lasers zu bringen. Aber mit mehr Energie sollte der Laser-Blitzableiter eines Tages möglich sein.

Wolken im Labor

Beleuchteter Kasten, in dem eine Wolke entsteht.
Die Forscher können mit ihrem Laser sogar Wolken machen im Labor. Auch in der Natur hat das schon geklappt.

Eher zufällig stießen die Genfer Forscher darauf, dass sie mit ihren Lasern auch Wolken machen können. Schießt der Laser durch eine Kammer mit feuchter Luft, bilden sich sofort Schlieren von Wolken. Nach und nach entsteht ein richtiges Wolkenmeer in der Kammer. Noch passiert das alles in kleinem Maßstab im Labor. Aber vielleicht kann Jean-Pierre Wolf mit seinem Team mit seiner Technik bald tatsächlich das Wetter manipulieren.

Autor: Herbert Hackl (BR)

Stand: 10.08.2017 19:40 Uhr

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Sa, 12.08.17 | 16:00 Uhr
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