Der Pilot eines Passagierjets hat bei einem Flug über den Indischen Ozean ein außergewöhnliches Wetterphänomen gefilmt: Ein bläulich leuchtender Blitz schießt – für nur wenige Sekunden sichtbar – plötzlich nach oben aus dem dichten Wolkenmeer.
2021 hatten Astronauten von der Internationalen Raumstation ISS aus ähnliche Bilder von Blauen Blitzen (englisch: Blue Sprites oder Blue Jets) gemacht, die bei Gewittern auf der Erde nach oben aus den Wolken schießen. Das Naturschauspiel lässt sich nur sehr selten beobachten – so auch im Jahr 20215, ebenfalls von der ISS aus.
Was sind Koboldblitze?
Blitze erreichen Spannungen von bis zu 1,3 Milliarden Volt, können hunderte Kilometer überspannen und sogar Antimaterie erzeugen. Doch neben diesen normalen Gewitter-Blitzen zwischen Boden und Gewitterwolke oder innerhalb der Wolkendecke gibt es auch Entladungen, die sich über den Gewitterwolken ereignen. Meist ähneln solche Sprites (englisch: Kobolde) einer schmalen Stichflamme, manchmal erinnern sie an einen Atompilz.
Es handelt sich um sogenannte Koboldblitz, die sich bei Gewittern oberhalb der Wolken entladen und scheinbar so flüchtig sind wie die namensgebenden Geistererscheinungen. Neben Blue Jets oder Blue Sprites – auch Angel Sprites (Engel-Blitze) genannt – gibt es noch zwei weitere Erscheinungsformen: Red Sprites (Rote Kobolde) und Elves (Elfen).
Wie entladen sich Sprites?
„Blue Jets sind blitzähnliche, elektrische Entladungen in der Atmosphäre, die wenige hundert Millisekunden anhalten und sich von der Oberseite der Gewitterwolken in die Stratosphäre ausbreiten“, erklärt Torsten Neubert von der Technischen Universität Dänemarks.
Dabei können die Blauen Strahlen sich zu kegelartigen Fächern aufweiten. Allerdings sind diese Blue Jets nicht nur kurzlebig und extrem rar, sie sind auch nur vom All oder aus großen Höhen von Flugzeugen aus sichtbar.
„Man vermutet, dass sie ihren Ursprung in einem elektrischen Kurzschluss zwischen den positiv geladenen oberen Regionen einer Wolke und einer Schicht von negativen Ladungen an der Wolkengrenze und der Luft darüber haben“, sagt Neubert. Dabei entstehe eine Vorentladung – der sogenannte Leader –, von dem dann die blauen Streamer ausgehen.
Wie lange dauert die Entladung von Koboldblitzen?
Mithilfe des Asim-Observatoriums ( Atmosphere-Space Interactions Monitor), einem Ensemble von Kameras, Photometern und Gamma- und Röntgenstrahlendetektoren, die an der Internationalen Raumstation ISS angebracht sind, hatten Torsten Neubert und sein Team im Februar 2019 fünf helle, jeweils rund zehn Mikrosekunden dauernde Blue Jets über der Pazifikinsel Nauru eingefangen.
Das Asim-Observatorium beobachtet aus rund 400 Kilometer Höhe für die irdischen Wolken und kann so die von der Erdoberfläche unsichtbaren Entladungen messen. Ihre Studie war 2021 im Fachjournal „Nature“ veröffentlicht worden.
Was ist das Besondere an Elfen-Blitzen?
Die Beobachtungen zeigten, dass die Strahlung der Blue Jets innerhalb von wenigen Mikrosekunden um das Hundertfache an Intensität im blauen Bereich des Spektrums zunimmt und dann wieder abflaut.
Eine dieser Entladungen war so stark, dass sie einen pulsierenden Blauen Blitz in 56 Kilometern Höhe auslöste. Zudem sahen die Forscher Elves Jets (Elfen-Blitze): Dabei handelt es sich um ringförmige Entladungen, die von manchen hohen Entladungen ausgehen.
Seit wann sind Blaue Blitze bekannt?
1925 hatte der spätere Physiknobelpreisträger Charles Thomson Rees Wilson diese Wetterphänomene vorausgesagt. Doch noch immer sind Film- und Fotoaufnahmen von Sprites, die in der Meteorologie auch Koboldblitze genannt werden, etwas ganz Besonderes.
In den 1960er Jahren hatten US-Kampfpiloten beim Einsatz im Vietnamkrieg diese Phänomene beobachtet. Erst seit 1989 existieren Fotobeweise des Phänomens. Von der Internationalen Raumstation (ISS) aus werden immer wieder einmal Aufnahmen von Sprites gemacht,2003 aus dem US-Space-Shuttle Columbia.
Was hat ein ESA-Astronaut 2015 beobachtet?
Im Jahr 2015 hatte der Däne Andreas Mogensen von der Europäischen Weltraumorganisation (Esa) bei seiner ISS-Mission mit einer speziellen Kamera Bilder von Blue Jets machen konnte.
Auch ein Video gibt es: Ein 160 Sekunden langes Video von Mogensen zeigt 245 leuchtende Blitze, die aus der Spitze eines Wolkenturms schießen. „Es passiert nicht jeden Tag, dass man ein neues Wetterphänomen auf Film einfangen kann, deshalb bin ich sehr froh über das Ergebnis, aber vor allem, weil Forscher diese faszinierenden Gewitter bald genauer untersuchen können“, sagte Morgensen damals. Im Fachmagazin „Geophysical Research Letters“ berichtete er 2017 über seine Beobachtung.
Wie entstehen Blaue Blitze?
Längst nicht jeder Blitz löst einen Blauen Blitz aus. Und doch haben beide Formen der atmosphärischen Funkenentladung etwas miteinander zu tun. Denn bestimmte Blitze, die von Gewitterwolken zum Erdboden reichen, bringen offenbar auch Elektronen oberhalb der Wolken in Bewegung.
Das Ergebnis ist eine Art natürlicher Teilchenbeschleuniger. Wenn die Elektronen in den hohen Schichten der Atmosphäre mit den Molekülen dort kollidieren, entsteht das schwache Glimmen, das sich von weit oben, wo die Astronauten in der ISS um die Erde kreisen, fotografieren lässt. Das überirdische Leuchten fällt auch ausgesprochen schwach aus. Doch manchmal hat man Glück – so wie Andreas Mogensen.