1,3 Milliarden Volt: Energie in Gewitterwolken bis zu zehnmal höher als gedacht
Mumbai (Indien) – Im Innern einer Gewitterwolke haben Wissenschaftler ein elektrisches Potential von knapp 1,3 Milliarden Volt registriert – zehnmal so viel wie bislang als möglich angenommen und gemessen wurde.
Wie Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen um B. Hariharan und Sunil Gupta vom Tata Institute of Fundamental Research aktuell im Fachjournal „Physical Review Letters“ (DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.105101) berichten, gelang die erstaunliche Energiemessung Mit Hilfe des im indischen Ooty stationierten GRAPES-3-Detektors, der mittels 400 Sensoren den Einstrom kosmischer Strahlungspartikel, sogenannter Myonen, auf der Erdoberfläche misst.
Bei Myonen handelt es sich um Elementarteilchen, die mit Elektronen verwandt, jedoch 200-mal massereicher sind. Pro Minute registriert die GRAPES-3-Anlage rund 2,5 Millionen Myonen pro Minute. Wie Elektronen sind Myonen elektrisch geladen und werden deshalb von elektrischen Feldern abgelenkt. Zieht nun also eine Gewitterwolke über die Detektoren hinweg, schluckt diese einen Teil der Myonen und es ist möglich, anhand der Differenz in der Myonendichte auf die Energie der Gewitterwolke schließen. Im Rahmen ihrer Studie haben die Forscher und Forscherinnen mit Hilfe der indischen Anlage die Energien von 184 Gewittern zwischen 2011 und 2014 gemessen.
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Im Dezember 2014 stach dann eine Messung einer besonders starken Myonendifferenz aus den anderen Messungen heraus, als eine etwa 11 Kilometer hochreichende und sich über 380 Quadratkilometer erstreckende Gewitterwolke über den Sensoren befand. Eine Umrechnung der Daten zeigte, dass die Gewitterwolke ein elektrisches Potential von 1,3 Milliarden Volt produziert hatte. Dieser Wert liegt zehnmal höher als bisherige Maximalmessungen der Energien in Gewittern, wie sie mit Hilfe von Ballonsonden gemessen werden konnten. Entsprechend hoch war auch die sich daraus ableitende elektrische Leistung in der Gewitterwolke, die es so auf etwa zwei Milliarden Watt brachte. Für die Wissenschaftler sind ihre Messungen der „wahrscheinlich erste direkte Beweis für Gigawatt-Potentiale in Gewitterwolken“.
Die Messergebnisse könnten zudem erklären, wie einige Gewitter auch extrem energiereiche Gammastrahlung produzieren können, die sich in Form von 100-Megaelektronenvolt-Gammablitzen zeigen, deren Entstehung bislang nur schwer zu erklären war.
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