Sturmphänomene: Elfen und Kobolde auf Video erwischt

Hochgeschwindigkeitskamera hält erstmals in Europa seltene Blitzentladungen in oberen Atmosphärenschichten fest und erlaubt detaillierte Analyse

Blitze über den Wolken
Blitze über den Wolken

Barcelona (Spanien) - Wenn flüchtige Geisterwesen sich auf Video festhalten lassen, sind auch Physiker begeistert: Spanische Spezialkameras zeichneten erstmals in Europa "Elfen" und "Kobolde" auf. Diese leuchtenden elektrischen Wetterphänomene treten hoch über der Erde bei Gewittern nur Millisekunden lang auf und sind deshalb besonders schwer festzuhalten. Auf den neuen Aufnahmen aber sind einige Male die ringförmigen Elfen und säulenartigen Kobolde gar gleichzeitig zu sehen, ebenso wie die Interaktion zwischen zwei Kobolden, berichten die Forscher im Journal of Geophysical Research. Der Erfolg ermöglicht auch, die Struktur und Dynamik der skurrilen elektrischen Entladungen besser zu untersuchen. Das wiederum könne einen besseren Schutz vor Blitzen nach sich ziehen.

"All diese Phänomene hängen mit Stürmen zusammen, besonders mit Winterstürmen, doch sie tauchen nur in mesoskaligen konvektiven Systemen (MCS) auf, üblicherweise in großen Wetterfronten, die Blitze mit hohem Energieniveau oder extreme elektrische Ströme erzeugen", erklärte Joan Montanyà, Co-Autor der Untersuchung und Professor an der Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Sein Team hatte Hochgeschwindigkeitsvideokameras samt Bildintensivierung an Land platziert, um einen Wintersturm im westlichen Mittelmeer zwischen Italien und Spanien aufzunehmen. Der Abstand betrug zwischen 400 und 1000 Kilometern.

Die Aufnahmen zeigen nach Angaben der Forscher, dass Elfen seltener in Stürmen vorkommen, die über dem Land entstehen statt über dem Meer - offenbar haben die elektrischen Ströme in letzteren mehr Energie, besonders in Winterstürmen. Die Stärke eben dieser Blitzentladungen würde dadurch untermauert, dass in einigen Aufnahmen Elfen und Kobolde gleichzeitig zu sehen seien, so die Wissenschaftler. Auch hielt die Kamera das Wechselspiel zwischen zwei Kobolden fest: Ein Seitenzweig der einen säulenförmigen Blitzentladung traf die zweite und prallte davon förmlich ab.

Kobolde treten als säulen- oder karottenförmige Leuchtphänomene in der Mesosphäre auf, in einer Höhe von 50 bis 85 Kilometern über dem Erdboden und rund 20 bis 30 Kilometer entfernt von einem Blitz, der die umgebenden Gase anregt. Sie dauern üblicherweise nur rund 40 Millisekunden. Elfen hingegen leuchten in der darüber liegenden Ionosphäre, in etwa 90 Kilometern über dem Erdboden, und zeigen sich als große Ringe. Eine dritte Gruppe blitz-induzierter Leuchtphänomene, die so genannten "Jets", formen blau leuchtende Blitzverbindungen zwischen der Wolkendecke und dem unteren Ende der Ionosphäre.

Montanyà betont, dass die Untersuchung von Kobolden und Elfen dabei helfen kann, Phänomene wie Gammastrahlung aus terrestrischen Quellen (TGF) besser zu verstehen. In naher Zukunft will die Europäische Raumfahrtagentur ESA solche Wetterphänomene mithilfe von Instrumenten an der Internationalen Raumstation ISS unter Beobachtung halten. Die Mission "Atmosphere-Space Interactions Monitor" (ASIM) ist für das Jahr 2013 geplant.