Koboldblitz mit 100.000 Einzelbildern pro Sekunde


Videocredit und -rechte: Matthew G McHarg, Jacob L Harley, Thomas Ashcraft, Hans Nielsen

Beschreibung: Was verursacht Koboldblitze? Rätselhafte Lichtausbrüche am Himmel, die kurzzeitig ähnlich wie riesige Quallen aussehen, wurden mehr als 30 Jahre lang erfasst, doch abgesehen von einem allgemeinen Zusammenhang mit positiven Wolken-Boden-Blitzen bleibt ihre Ursache unbekannt. Bei manchen Gewittern treten sie auf, bei den meisten aber nicht.

Seit Kurzem zeigen jedoch Hochgeschwindigkeitsvideos besser, wie Koboldblitze verlaufen. Dieses Video, das Mitte 2019 gefilmt wurde, ist mit ungefähr 100.000 Einzelbildern pro Sekunde schnell genug, um zeitlich aufzulösen, wie mehrere Kobold-„Bomben“ fallen und sich in die vielarmigen Blitzbüschel auflösen, die auf Einzelbildern zu sehen sind.

Leider lösen die visuelle Hinweise, die wir von Videos wie diesen erhalten, den rätselhaften Ursprung der Kobolde nicht vollständig auf. Hochgeschwindigkeitsvidos lassen jedoch manche Forscherinnen* vermuten, dass Kobolde häufiger auftreten, wenn in der oberen Atmosphäre Plasmaunregelmäßigkeiten vorhanden sind.

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Blitze über Colorado

Dieses Bild vom Juli zeigt den Fluss von Blitze schlagenden Gewitterwolken über Colorado Springs in Colorado (USA).

Bildcredit und Bildrechte: Joe Randall

Beschreibung: Habt ihr schon einmal ehrfürchtig ein Gewitter beobachtet? Willkommen im Klub. Seltsamerweise werden die Details, wie Blitze entstehen, immer noch erforscht. Bekannt ist, dass Aufwinde leichte Eiskristalle mit größeren, weicheren Eiskugeln zur Kollision bringen. Dadurch werden die kleineren Kristalle positiv geladen. Wenn genug Ladung getrennt ist, erfolgt eine plötzliche elektrische Entladung, die als Blitz bezeichnet wird.

Blitze nehmen für gewöhnlich einen gezackten Verlauf und erhitzen schlagartig eine dünne Luftsäule auf etwa die dreifache Temperatur der Sonnenoberfläche. Die entstehende Stoßwelle beginnt mit Überschallgeschwindigkeit und verklingt zu dem lauten Geräusch, das wir als Donner kennen. Blitze kommen bei Regenschauern häufig in Wolken vor. Durchschnittlich treten auf der Erde 44 Blitze pro Sekunde auf.

Für dieses Bild wurden mehr als 60 Aufnahmen miteinander kombiniert, um im Juli den Fluss von Blitze schlagenden Gewitterwolken über Colorado Springs in Colorado (USA) abzubilden.

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Aufgewühlte Wolken auf Jupiter

Wo ist das fehlende Ammoniak, das Juno in Jupiter hätte finden sollen? Vielleicht entsteht es durch flache Blitze, die im Zusammenhang mit musartigen Kugeln entstehen.

Bildcredit und Lizenz: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Bearbeitung: Kevin M. Gill

Beschreibung: Wo ist Jupiters Ammoniak? Man erwartete, dass die Raumsonde Juno in einer Umlaufbahn um Jupiter gasförmiges Ammoniak in seiner oberen Atmosphäre entdecken würde – doch in vielen Wolken ist fast keines vorhanden.

Aktuelle Daten von Juno liefern jedoch einige Hinweise: In manchen Wolken finden anscheinend in großer Höhe eine unerwartete Art elektrischer Entladungen statt, die man als seichte Blitze bezeichnen könnte. Für Blitze sind große Ladungstrennungen nötig, diese könnten durch kollidierende musartige Kugeln entstehen, die in aufsteigenden Gaswinden hochgehoben werden.

An diesen Muskugeln bleibt Ammoniak und Wasser kleben. Sie steigen auf, bis sie zu schwer werden – danach fallen sie tief in Jupiters Atmosphäre und schmelzen. Durch diesen Prozess kommt das Ammoniak, das offensichtlich in Jupiters oberer Atmosphäre fehlt, unten wieder zum Vorschein. Die aufgewühlten Wolken, die Juno abgebildet hat, sind nicht nur faszinierend komplex – es gibt auch einige hoch gelegene, helle plötzlich auftretende Wolken.

Wenn wir die Atmosphärendynamik auf Jupiter verstehen, bekommen wir auch wertvolle Einblicke in ähnliche Atmosphären- und Blitzphänomene, die auf unserer Erde auftreten.

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Treffen in der Mesosphäre

Videobilder vom 26. Juni aus den Vogesen in Frankreich zeigen ein Gewitter, Rote Kobolde und polare Mesosphärenwolken.

Bildcredit und Bildrechte: Stephane Vetter (TWAN, Nuits sacrees)

Beschreibung: Eine empfindliche Videokamera auf einem Gipfel der Vogesen in Frankreich dokumentierte am 26. Juni dieses überraschende Feuerwerk über dem fernen Horizont. Die kurzen, rätselhaften Blitze, die über heftigen Gewittern entstehen – in diesem Fall etwa 260 Kilometer entfernt – bezeichnet man inzwischen als Rote Kobolde.

Die flüchtigen Lichterscheinungen entstehen bei einem Stromschlag in einer Höhe von 50 bis 100 Kilometern. Damit liegen sie in der Mesosphäre, der kältesten Schicht in der Atmosphäre des Planeten Erde. Die Lichter unter den Kobolden stammen jedoch von vertrauteren Blitzen hinter den Sturmwolken.

Rechts zeigen die Videobilder jedoch eine weitere sommerliche Erscheinung in der Mesosphäre. Die silbrigen Lichtadern sind polare Mesosphärenwolken. Die eisigen Wolken sind auch als leuchtende Nachtwolken bekannt. Sie reflektieren das Sonnenlicht auch noch dann, wenn die Sonne bereits unter dem Horizont steht.

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Elektrische Nacht

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Bildcredit und Bildrechte: Ivan Pedretti

Beschreibung: Es sieht fast so aus, als würde die Galaxis die Blitze werfen, doch eigentlich tut das die Erde. Diese Nachtlandschaft wurde Anfang Juni auf der südlichen Spitze der italienischen Insel Sardinien aufgenommen.

Die Felsen und Sträucher im Vordergrund befinden sich in der Nähe des berühmten Leuchtturms Capo Spartivento, die Kamera blickt Richtung Süden nach Algerien und Afrika. In der Ferne über dem Mittelmeer ist ein Gewitter zu beobachten. Auf dieser 25 Sekunden belichteten Weitwinkelaufnahme wurden mehrere elektrische Blitzschläge zusammen fotografiert.

In viel weiterer Ferne sind Hunderte Sterne der Milchstraße in der Nachbarschaft unserer Sonne über den Himmel verstreut. Am weitesten entfernt sind die Milliarden Sterne, die gemeinsam das zentrale Band unserer Milchstraße bilden, die von links oben schräg nach unten verläuft.

Öffentlicher Vortrag: APOD-Herausgeber spricht am 3. Januar in NYC

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Kobold-Blitze in hoher Auflösung

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Bildcredit und Bildrechte: Stephane Vetter (TWAN)

Beschreibung: Was verursacht Koboldblitze? Obwohl sie seit mehr als 30 Jahren dokumentiert werden, bleibt ihre eigentliche Ursache unbekannt. Bei manchen Gewittern treten sie auf, bei den meisten jedoch nicht. Diese rätselhaften Lichtausbrüche in der oberen Atmosphäre ähneln für einen Augenblick riesigen Quallen. Vor wenigen Jahren wurden Hochgeschwindigkeitsvideos aufgenommen, die genau zeigen, wie sich Rote Kobolde entwickeln.

Dieses Bild wurde letzten Monat in hoher Auflösung in Italien fotografiert. Es ist eines der am höchsten aufgelösten Bilder von Kobolden, die je aufgenommen wurden. Ein ungewöhnliches Merkmal von Kobolden ist, dass sie relativ kalt sind – sie verhalten sich eher wie lange fluoreszierende Leuchtröhren als heiße kompakte Glühbirnen. Rote Kobolde treten im Allgemeinen nur einen Sekundenbruchteil auf und sind am besten zu beobachten, wenn ein mächtiges Gewitter von der Seite sichtbar ist.

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Riesiger Strahlenblitz über Indien

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Bildcredit und Bildrechte: Hung-Hsi Chang

Beschreibung: Ja, kann denn ein Blitzschlag das tun? Zu Beginn dieses Monats fotografierte ein fleißiger Passagier auf einem Flug von München nach Singapur Bilder eines vorbeiziehenden Gewitters und erwischte etwas Unerwartetes: einen riesigen Strahlblitz. Der Strahl wurde auf einer einzelnen 3,2-Sekunden-Belichtung über Bhadrak in Indien fotografiert. Obwohl der riesige Strahl scheinbar mit der Tragfläche des Flugzeugs verbunden ist, entspringt er wahrscheinlich einer fernen Gewitterwolke und erstreckt sich, wie man sieht, aufwärts zur Ionosphäre der Erde.

Die Natur solcher riesigen Strahlen und ihre mögliche Verwandtschaft mit anderen Arten transienter Leuchterscheinungen (TLEs) wie blauen Strahlen und roten Kobolden werden weiterhin erforscht.

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Blitze über dem Wasservulkan

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Bildcredit und Bildrechte: Sergio Montúfar (Pinceladas Nocturnas)

Beschreibung: Haben Sie schon einmal ehrfürchtig ein Blitzgewitter beobachtet? Willkommen im Klub. Die Details der Ursache von Blitzen werden noch erforscht, doch es ist bekannt, dass im Inneren mancher Wolken interne Aufwinde Kollisionen zwischen Eis und Schnee verursachen, dadurch werden die Ladungen zwischen Wolkenober- und -unterseite langsam getrennt. Bald entstehen dann die schnellen elektrischen Entladungen in Form von Blitzen.

Ein Blitz nimmt in der Regel einen gezackten Verlauf und erhitzt in kürzester Zeit eine dünne Luftsäule auf etwa das Dreifache der Oberflächentemperatur der Sonne. Dabei entsteht eine Stoßwelle, die mit Überschall beginnt und zu dem lauten Geräusch, das als Donner bezeichnet wird, abklingt.

Im Schnitt zucken weltweit etwa 6000 Blitze pro Minute zwischen Wolken und der Erde. Diese Blitzäste, die zu Beginn dieses Monats als Komposit aus zwei Bildern fotografiert wurden, entspringen Kommunikationsantennen nahe dem Gipfel des Volcán de Agua (Wasservulkan) in Guatemala.

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Asche und Blitze über einem isländischen Vulkan

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Bildcredit und Bildrechte: Sigurður Stefnisson

Beschreibung: Warum warf ein malerischer Vulkanausbruch auf Island so viel Ache aus? Die Menge in der großen Aschewolke war zwar nicht einzigartig, doch ihre Position war auffallend, weil sie über sehr dicht bevölkerte Gebiete geweht wurde.

Der Vulkan Eyjafjallajökull im Süden von Island begann am 20. März 2010 auszubrechen, eine zweite Eruption folgte am 14. April 2010 unter der Mitte eines kleinen Gletschers. Keiner der Ausbrüche war ungewöhnlich heftig. Doch die zweite Eruption schmolz einen großen Teil des Gletschereises, das die Lava kühlte und zu grobkörnigen Glasteilchen zersplitterte, die mit der aufsteigenden Vulkanasche hinaufgetragen wurden. Hier ist zu sehen, wie Blitze bei der zweiten Eruption die Asche beleuchten, die aus dem Vulkan Eyjafjallajökull quoll.

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Rote Koboldblitze über Kununurra

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Bildcredit und Bildrechte: Ben Broady

Beschreibung: Was sind diese roten Streifen am Himmel? Sie sind eine selten beobachtbare Blitzart, die erst vor etwa 30 Jahren bestätigt wurde: Rote Kobolde. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass auf einen mächtigen positiven Wolke-Boden-Blitz Rote Kobolde folgen können, die als 100-Meter-Kugeln aus ionisierter Luft beginnen und aus einer Höhe von etwa 80 km mit 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit hinabschießen, danach folgt rasch eine Gruppe aufwärts zuckender ionisierter Kugeln.

Dieses Bild, das gerade vor einer Woche in Kununurra (Westaustralien) aufgenommen wurde, dokumentierte beim Fotografieren einer Zeitrafferserie eines fernen Gewittersturms mehrere Rote Kobolde. Im Bild bedecken grüne Bäume den Vordergrund, am Horizont sind dunkle Berge zu sehen, über dem fernen Land schweben bedrohliche Sturmwolken, und die Roten Kobolde leuchten vor weit entfernten Sternen. Rote Kobolde dauern nur Sekundenbruchteile und sind am besten zu sehen, wenn mächtige Gewitter von der Seite sichtbar sind.

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Der Vulkan Sakurajima mit Blitz

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Bildcredit: Martin Rietze (Fremde Landschaften auf dem Planeten Erde)

Beschreibung: Warum entstehen bei einem Vulkanausbruch manchmal Blitze? Oben wurde der Vulkan Sakurajima im Süden Japans bei einem Ausbruch im Januar 2013 fotografiert. Glühend heiße Magmablasen schossen weg, als flüssiges Gestein von unten die Erdoberfläche durchbrach.

Wegen der Blitze in der Nähe des Vulkangipfelist dieses Bild besonders bemerkenswert. Warum Blitze auftreten – auch bei gewöhnlichen Gewittern -, bleibt ein Thema der Forschung, die Ursache für vulkanische Blitze ist sogar noch rätselhafter. Natürlich gleichen Blitze Bereiche mit entgegengesetzter getrennter elektrischer Ladung aus. Vulkanische Blitze können durch ladungsinduzierende Kollisionen in vulkanischem Staub begünstigt werden.

Blitze treten auf der ganzen Erde häufig auf, meist mehr als 40 Mal pro Sekunde.

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