ITER Technologie & Diagnostik

Kugelblitze



Viel diskutiert und rätselhaft: Kugelblitze

Die zahlreichen Aussagen über Kugelblitze – in den letzten drei Jahrhunderten wurden über 2000 Berichte bekannt – sind widersprüchlich: Beobachtet wurden meist gelbe bis rötliche Kugeln mit bis zu 20 Zentimetern Durchmesser, die oft mit einem Blitzeinschlag in Zusammenhang gebracht werden. Sie existieren sekunden- bis minutenlang und verlöschen geräuschlos oder mit einem Knall. Sie bewegen sich langsam, manchmal lautlos, manchmal zischend, stehen aber auch still und können angeblich Wände durchdringen.

Direkte Messungen existieren nicht; die vorhandenen Fotos könnten auch Kometen, Meteore oder Feuerwerkskörper zeigen. In den Erklärungsansätzen spielen entweder elektrische und magnetische Felder oder chemische Energie eine Schlüsselrolle. Auch die magnetische Stimulation des Gehirns oder der Augennetzhaut wurde ins Gespräch gebracht. Laborversuche weltweit setzen zum Beispiel auf Mikrowellen-Entladungen, elektrische Bögen oder elektrische Entladungen in Wasser.



Sind Plasmoide eine Erklärung?


Mit den Kugelblitz-Untersuchungen haben die beiden IPP-Wissenschaftler Prof. Dr. Gerd Fußmann und Dr. Burkhardt Jüttner im IPP-Labor in Berlin begonnen. Inzwischen steht das neu aufgebaute Experiment unter Leitung von Prof. Dr. Ursel Fantz im IPP in Garching.

Plasmoid

Plasmoide – Gasentladungen über einer Wasseroberfläche im Labor des IPP: links ein kleines Entladungsgefäß mit kleinem „Kugelblitz“, rechts ein größeres Gefäß, aus dem gerade ein leuchtender Plasmaball aufsteigt. (Foto: IPP)

Kleiner Kugelblitz Großer Kugelblitz
(.avi 22 MB) (.avi 86 MB, .flv 1,7 MB)

Der Versuchsaufbau: In einem wassergefüllten Behälter aus Plexiglas befinden sich zwei Elektroden – eine Kupferplatte am Boden und ein Draht an der Wasseroberfläche, den ein Keramikrohr vom restlichen Wasser isoliert. Zwischen beiden Elektroden liegt eine hohe Spannung von maximal 4,8 Kilovolt, die von einem Hochspannungsnetzteil geliefert und in einer Kondensatorbank gespeichert wird.

Nach Schießen des Schalters fließt für rund 150 Millisekunden ein starker elektrischer Strom von 50 bis 130 Ampere durch das Wasser: Über der Zentralelektrode steigt ein leuchtender Plasmaball aus der Wasseroberfläche, der sich erst nach 0,5 Sekunden wieder auflöst. Die Farbe und Intensität dieses Plasmoids lässt sich durch Zugabe von Salzen in das Wasser verändern. Die Größe des Gefäßes und die Menge der eingespeisten Energie beeinflussen die Größe des Plasmoids.

Aufbau
Der Versuchsaufbau

Die genauere plasmaphysikalische Analyse ergibt: Bei der Entstehung des Plasmoids werden aus dem 10 Liter fassenden Gefäß etwa 300 Milligramm Wasser verdampft und ionisiert; das Plasmoid transportiert eine Energie von 3 Kilojoule. Eine Hochgeschwindigkeitskamera zeigt, dass sich anfänglich eine Oberflächenentladung mit fadenähnlichen Plasmastrukturen bildet. Sie verwandelt sich in eine pilzartige Struktur, wie sie typisch für aufsteigende heiße Gase ist, und formt schließlich eine Plasmakugel.

Das Plasma erreicht dabei Elektronentemperaturen von etwa 4000 Grad Kelvin. Dies reicht aus, um – durch die Anregung der Atome und Moleküle des Wassers und der darin enthaltenen Salze – hell leuchtende Plasmabälle zu erzeugen. Die Temperatur des Gasanteils ist jedoch deutlich niedriger; zusätzlich bildet sich eine kältere Randschicht wie eine Haut aus. Ein Blatt Papier, welches über das Plasmoid gehalten wird, bleibt daher völlig unbeeinflusst. Das Plasmoid hingegen verformt sich und erlischt, durchdringt aber weder das Papier noch andere Materialien – anders als oft von Kugelblitzen berichtet. Gegenwärtig werden die chemischen Prozesse untersucht, aus denen das Plasmoid vermutlich seine Energie bezieht und die also seine Lebensdauer bestimmen.
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