Atmosphärenphysik: Blitz und Gammastrahlen in der Atmosphäre
Gewitter auf der Erde halten neben Blitz und Donner noch eine weitere Naturgewalt bereit: Gammastrahlen, die stärker sind als die entsprechende Strahlung von der Sonne. Diese hat eine Wissenschaftlergruppe um Steven Cummer von der Duke-Universität nun genauer untersucht und dabei weitere Details rund um den Entstehungsmechanismus enthüllt.
Um die energiereiche Gammastrahlung freisetzen zu können, sind heftige Ereignisse notwendig wie beispielsweise der Kollaps eines Sterns zu einem Schwarzen Loch oder thermonukleare Reaktionen im Inneren der Sonne. Vor einigen Jahren stellten Wissenschaftler jedoch überrascht fest, dass auch in der Erdatmosphäre zahlreiche Strahlenemissionen stattfinden. Als Energielieferant vermutete man ultraschnelle Teilchen aus den Tiefen des Weltraums, die auf Moleküle der Atmosphäre treffen und dadurch abgebremst werden.
Um das Phänomen genauer zu ergründen, beobachtete Cummers Team mit dem Satelliten Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) über einen Zeitraum von vier Monaten die gleiche Region und kombinierte sie mit weiteren Daten in anderen Frequenzbereichen. Es erkannte, dass etwa eine Millisekunde nach den Gammastrahlenemissionen gewöhnliche Blitze folgen. Dies spricht für ein Modell, nach welchem die kosmischen Teilchen bei der Kollision mit den Luftmolekülen Elektronen freisetzen, die von den starken elektrischen Feldern der Gewitter enorm beschleunigt werden. Wie bei einer Lawine kommt es zu weiteren Kollisionen und noch mehr Elektronen, bis sich alles in dem Strahlungsausbruch entlädt. Hatte man aber früher vermutet, diese Abläufe fänden in Höhen von 30 bis 50 Kilometern ab, sind sie nach den neuen Ergebnissen eher am oberen Rand der Wolken oder sogar darin zu finden.
Cummer und seine Kollegen vermuten, dass die wahren Ereignisse deutlich komplizierter sind und noch unbekannte Prozesse daran beteiligt sind. Vor allem die Kombination von Gammastrahlung und anschließendem Blitz ist weit gehend unverstanden. Mit weiteren Detektoren wollen die Forscher das Rätsel lösen.
Um die energiereiche Gammastrahlung freisetzen zu können, sind heftige Ereignisse notwendig wie beispielsweise der Kollaps eines Sterns zu einem Schwarzen Loch oder thermonukleare Reaktionen im Inneren der Sonne. Vor einigen Jahren stellten Wissenschaftler jedoch überrascht fest, dass auch in der Erdatmosphäre zahlreiche Strahlenemissionen stattfinden. Als Energielieferant vermutete man ultraschnelle Teilchen aus den Tiefen des Weltraums, die auf Moleküle der Atmosphäre treffen und dadurch abgebremst werden.
Um das Phänomen genauer zu ergründen, beobachtete Cummers Team mit dem Satelliten Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) über einen Zeitraum von vier Monaten die gleiche Region und kombinierte sie mit weiteren Daten in anderen Frequenzbereichen. Es erkannte, dass etwa eine Millisekunde nach den Gammastrahlenemissionen gewöhnliche Blitze folgen. Dies spricht für ein Modell, nach welchem die kosmischen Teilchen bei der Kollision mit den Luftmolekülen Elektronen freisetzen, die von den starken elektrischen Feldern der Gewitter enorm beschleunigt werden. Wie bei einer Lawine kommt es zu weiteren Kollisionen und noch mehr Elektronen, bis sich alles in dem Strahlungsausbruch entlädt. Hatte man aber früher vermutet, diese Abläufe fänden in Höhen von 30 bis 50 Kilometern ab, sind sie nach den neuen Ergebnissen eher am oberen Rand der Wolken oder sogar darin zu finden.
Cummer und seine Kollegen vermuten, dass die wahren Ereignisse deutlich komplizierter sind und noch unbekannte Prozesse daran beteiligt sind. Vor allem die Kombination von Gammastrahlung und anschließendem Blitz ist weit gehend unverstanden. Mit weiteren Detektoren wollen die Forscher das Rätsel lösen.
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.