Gewitter mit kosmischen Teilchen aufspüren

In Gewitterwolken treten extrem hohe elektrische Spannungen von bis zu 1,3 Milliarden Volt auf. Das zeigten bereits frühere Messungen mit einer Detektoranlage für kosmische Teilchen. Dabei trat zudem ein rätselhaftes Phänomen auf: Die Detektoren registrierten 81,5 Prozent der Gewitter östlich der Anlage – obwohl meteorologische Daten keinen solchen Unterschied zwischen Gewittern östlich und westlich der Anlage aufwiesen. Nun zeigte sich der Grund: Das Magnetfeld der Erde verursachte dieses Messergebnis, indem es positiv und negativ geladene Teilchen unterschiedlich ablenkt. Berücksichtigt man diesen Effekt, lassen sich Gewitter mithilfe kosmischer Strahlung effektiv untersuchen.

Die Messungen führte das Forschungsteam mit dem GRAPES-3 Observatorium in Indien durch, das auf den Nachweis von Myonen spezialisiert ist. Myonen sind elektrisch geladene Teilchen – ähnlich wie Elektronen und Positronen, jedoch 207-mal schwerer. Sie entstehen, wenn die kosmische Strahlung in Form hochenergetischer Teilchen auf Atome und Moleküle in der Erdatmosphäre trifft. Durch die hohen elektrischen Spannungen in Gewitterwolken werden die Myonen dann abgelenkt – wobei die Richtung von der jeweiligen elektrischen Ladung des Myons abhängt. Aus der Häufigkeit positiv und negativ geladener Myonen lässt sich dann auf die Spannung im Inneren einer Gewitterwolke schließen. Ihre Ergebnisse konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Computersimulationen bestätigen und hoffen nun, mit GRAPES-3 weitere Erkenntnisse über Gewitter zu gewinnen.