Gigantischer Elektrostrahl schießt 80 Kilometer in die Höhe

Physiker*innen des Georgia Tech Research Institute (GTRI) sind einem besonderen Wetterphänomen auf der Spur – den sogenannten „Gigantic Jets“. Sie entstehen bei einem Gewitter oberhalb der Wolkendecke und können sich von der Stratosphäre aus bis hin zur Ionosphäre erstrecken. Daher sind sie von der Erde aus auch nur äußerst schwer zu beobachten.

Strahl als Untersuchungsgegenstand

Anhand eines solchen Strahls, der 2018 im US-Bundestaat Oklahoma aus den Wolken 80 Kilometer in die Höhe schoss, gelang es den Wissenschaftler*innen, die Erscheinung genauer zu untersuchen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Journal „Science Advances“. „Wir waren in der Lage, diesen gigantischen Jet in 3 Dimensionen mit wirklich hochwertigen Daten abzubilden", so der Physiker und Ingenieur Levi Boggs vom Georgia Tech Research Institute in einer Stellungnahme.

Der Jet wurde 2018 zufällig von mehreren Instrumenten aufgezeichnet. Diese Fülle an Daten ermöglichte es Boggs und seinen Kolleg*innen, eine eingehende Analyse durchzuführen und die Beschaffenheit des Blitzes näher zu ergründen.

Neue Erkenntnisse

Der Strahl transportierte laut dem Forschungsteam etwa 300 Coulomb an elektrischer Ladung. Ein gewöhnlicher Wolke-zu-Wolke- oder Wolke-zu-Boden-Blitz transportiert nur etwa 5 Coulomb. „Mithilfe von Satelliten- und Radardaten konnten wir auch herausfinden, wo sich der sehr heiße Hauptteil der Entladung über der Wolke befand", erklärt Boggs. Dieser sei, so die Wissenschaftler*innen, über 4.700 Grad Celsius heiß gewesen. Die kleineren Strahlen waren hingegen deutlich kühler, etwa 200 Grad Celsius heiß.

Die Forscher*innen fanden zudem heraus, dass die optische Komponente des Strahls sehr nah an der Wolkendecke geblieben ist. Sie reichte nur 15 bis 20 Kilometer in die Höhe. Es wurden jedoch Wellen im UKW-Bereich entdeckt, die wesentlich höher reichten.

Viele Unklarheiten

"Die UKW- und optischen Signale bestätigten endgültig, was Forscher*innen zwar vermutet, aber noch nicht bewiesen hatten, nämlich dass die UKW-Signale von Blitzen von kleinen Strukturen, so genannten Streamern, ausgesendet werden, die sich an der Spitze des sich entwickelnden Blitzes befinden“, erklärt Ingenieur Steve Cummer von der Duke University.

Es bleiben jedoch noch viele Fragen offen. Weiterhin ist unklar, warum die gigantischen Jets nach oben schießen, während die meisten Blitze nach unten oder zur Seite gerichtet sind. Die Forscher*innen vermuten, dass etwas die Blitze daran hindert, sich nach unten oder zu anderen Wolken zu bewegen.