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Lightning Guinness Records: Fakten und Kuriositäten
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Lightning Guinness Records: Fakten und Kuriositäten
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Blitze sind eines der faszinierendsten und spektakulärsten Naturphänomene. Diese mächtige elektrostatische Entladung erhellt den Himmel während elektrischer Gewitter mit dem hellsten Licht unseres Planeten.
Die Faszination von Blitzen ist offensichtlich: Es gibt mindestens 30 Guinness-Rekorde über dieses Naturphänomen. In diesem Artikel wollen wir einige der beeindruckendsten Fakten und Kuriositäten kommentieren.
Das helle Licht der Blitze entsteht durch die hohen Temperaturen, die im Entladungskanal erreicht werden. Der heißeste Ort auf der Erde ist die Luft, die den Blitzeinschlag umgibt. Sie wird auf etwa 30 000 ºC erhitzt, was fünfmal heißer ist als die sichtbare Oberfläche der Sonne. Diese hohe Temperatur erzeugt auch einen schnellen Druckanstieg, der den Donner, das lauteste Geräusch der Erde, erzeugt1.
Allgemeine Fakten zu Blitzen
Die meisten Blitze, ca. 90 %, werden innerhalb der Wolke zwischen unterschiedlich geladenen Regionen in der Wolke erzeugt. Wolke-Boden-Blitze können je nach Übertragung der Wolkenladung positive oder negative Polarität haben. Obwohl weniger als 5 % der Gesamtblitze positiv sind, sind dies die stärksten Blitze, die 300 000 Ampere und eine Milliarde Volt erreichen.
Die Blitze bestehen in der Regel aus mehreren Stromimpulsen, den sogenannten Strokes. Diese sind für den Flackereffekt verantwortlich, der bei einigen Blitzen auftritt. Der Rekord an Schlägen in einem einzigen Blitz wurde 1962 in den USA aufgezeichnet und liegt immer noch bei 26.
Im Jahr 2019 wurde der am längsten andauernde Blitz über Argentinien aufgezeichnet. Mit 16,73 Sekunden Dauer verdoppelte er den bisherigen im Jahr 2012 über Frankreich (7,74 Sekunden) für einen einzelnen Blitz.
Die typische Länge von Blitzen beträgt 9 km, aber Blitze sind in der Lage, große Entfernungen zurückzulegen. Die längste gemessene Strecke betrug 709 km im Jahr 2018. Dieser besondere Blitz bewegte sich vom Nordosten Argentiniens über Brasilien bis zum Atlantik.
Trotz der hohen Häufigkeit von Blitzen, die zu jeder Jahreszeit auftreten können, sind sie einer großen statistischen Unsicherheit unterworfen, insbesondere wenn es darum geht, wo der Blitz einschlägt. Diese Schwierigkeit behindert die wissenschaftliche Erforschung dieses Naturphänomens. Um diese Herausforderung zu überwinden, entwickelten Wissenschaftler raketengetriggerte Blitze. Die gängigste Methode besteht darin, eine kleine Rakete mit einem geerdeten Kupfer- oder Stahldraht zu starten. Das elektrische Feld, das in der Nähe des oberen Endes des Drahtes erzeugt wird, reicht aus, um einen Vorlauf auszulösen, der bis zur Wolke reicht. Der nachlaufende Draht wird durch den Vorlauf verdampft, wodurch ein Weg mit geringerem Widerstand entsteht, der den Schlag zum Boden begünstigt, wo der Draht befestigt ist2. Raketengetriggerte Blitze wurden erstmals 1977 in China erzielt. Der Rekord für den längsten von Menschenhand erzeugten Blitz, der allerdings im Labor und nicht im freien Feld durch eine Rakete erzeugt wurde, wurde von Nikola Tesla in seinem Labor in Colorado im Jahr 1899 aufgestellt. Der Blitz maß 40 Meter und es wurde berichtet, dass der von ihm erzeugte Donnerschlag 35 Kilometer weit zu hören war.
Das Auftreten von Blitzen ist rund um den Globus sehr unterschiedlich. Nach Angaben der U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ereignen sich etwa 70 % aller Einschläge auf der Erde in den Tropen, wo die Bedingungen für die Gewitterbildung besonders günstig sind. Der Ort mit der höchsten Blitzkonzentration ist Venezuela, insbesondere über der Mündung des Catatumbo-Flusses, wo er sich mit dem Maracaibo-See verbindet. In diesem Gebiet werden jährlich fast 250 Blitze pro Quadratkilometer gezählt. Dennoch wurden dort von Januar bis April 2010 keine Blitze erzeugt, was möglicherweise auf die El Niño/La Niña-Southern Oscillation zurückzuführen ist.
Globale Erwärmung, Waldbrände, vulkanische Blitze und mehr
Im Gegensatz zu den Tropen haben der Nord- und Südpol die geringste Blitzhäufigkeit. Leider nehmen Blitze in der Arktis aufgrund der globalen Erwärmung zu. Da Blitze für die meisten Waldbrände verantwortlich sind, kann dieser Zuwachs das bereits stattfindende Auftauen des Permafrosts beschleunigen. Experten gehen davon aus, dass dieses Ereignis einen enormen Einfluss auf die Eskalation des Klimawandels haben wird3,4. Der nördlichste Blitz wurde am 13. August 2019 bei 89,53ºN, nur 52 Kilometer vom geografischen Nordpol entfernt, nachgewiesen.
Durch Blitze verursachte Waldbrände sind älter als die menschliche Spezies. Der früheste soll sich, basierend auf der Untersuchung verkohlter Pflanzenfossilien in Großbritannien, vor 419 Millionen Jahren während der Silurzeit ereignet haben, wahrscheinlich verursacht durch einen Blitzschlag. Blitze waren vermutlich auch für das am längsten brennende Feuer verantwortlich, das vor 5000 Jahren in einem Kohleflöz in Australien ausgebrochen sein soll. Es brennt immer noch, jetzt 30 Meter unter der Erde.
In den Jahren 1974-75 kam es in Australien zum möglicherweise größten Graslandbrand, der fast 117 Millionen Hektar verbrannte (das entspricht 15 % des gesamten Kontinents). Einige dieser Buschbrände wurden von den örtlichen Landwirten entfacht, aber die große Mehrheit wurde direkt durch Blitzeinschläge ausgelöst. Waldbrände sind auch für die Entstehung von Pyrocumulonimbus-Wolken verantwortlich, das sind konvektive Wolken mit einer großen vertikalen Ausdehnung, die Blitze, Hagel und sogar Tornados verursachen können. Die Blitze, die von Pyrocumulonimbus- oder Cumulonimbuswolken erzeugt werden, können weitere Waldbrände verursachen. Die intensivste Aktivität dieser Pyrocumulonimbus wurde am 1. Januar 2020 während der starken australischen Buschbrände von Dezember 2019-Januar 2020 registriert, die 5,8 Millionen Hektar verbrannten. Pyrocumulonimbus sind auch für die Aerosolinjektion von Kohlenstoffpartikeln in die Stratosphäre verantwortlich, in diesem Fall 400 000 Tonnen, was einem moderaten Vulkanausbruch entspricht5. Die höchste Anzahl von Pyrocumulonimbus in einem einzigen Sommer (17 verschiedene) wurde jedoch in der Waldbrandsaison 2001 in den USA und Kanada vom NASA-Satelliten beobachtet.
Nicht nur durch Waldbrände erzeugter Pyrocumulonimbus kann Blitze erzeugen. Einige Vulkanausbrüche, wie z.B. solche mit signifikanter Rauchfahne, sind in der Lage, vulkanische Blitze oder schmutzige Gewitter zu induzieren. Die elektrische Ladung, die für diese vulkanischen Blitze verantwortlich ist, wird durch Kollisionen zwischen Gestein und Asche in der Rauchfahne erzeugt, wobei der freigesetzte Wasserdampf plausibelerweise ebenfalls beteiligt ist. Die erste Erwähnung vulkanischer Blitze findet sich in der Korrespondenz des Historikers Plinius, der den Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79 n. Chr. von der Bucht von Neapel aus beobachtete. Er beschrieb ihn als "eine schwarze und furchtbare Wolke, durchbrochen von schnellen, zickzackförmigen Blitzen".
Ein kurioser Effekt, der durch Blitze erzeugt wird, sind Fulgurite, die sich bei Blitzentladungen im Boden bilden können. Sie sind glasartige Mineraloide aus gesinterten, verglasten und/oder verschmolzenen Sedimenten wie Sand, Gestein oder Geröll. Im Jahr 1996 wurde der längste ausgegrabene Fulgurit gefunden, der sich über 5,2 Meter erstreckt und 4,9 Meter vom Einschlagspunkt entfernt ist.
Zerstörerische Wirkungen von Blitzen
Die meisten Auswirkungen von Blitzen sind jedoch gefährlicher, wie die bereits erwähnten Waldbrände. Selbst Raumfahrzeuge sind vor Blitzen nicht gefeit. Im Jahr 1969 erlitt die Apollo 12 schwere elektrische Anomalien, als sie Sekunden nach dem Start zweimal vom Blitz getroffen wurde. Glücklicherweise konnten die Missionskontrolle und die Besatzung das Problem lösen und niemand kam zu Schaden. Einen weiteren Zwischenfall erlebte die NASA im Jahr 1987, als ein Blitz 3 unbemannte Raketen auslöste. Zwei von ihnen folgten den geplanten Flugbahnen, während die dritte, die eigentlich Gewitter erforschen sollte, in den Ozean stürzte.
Nichtsdestotrotz fordert der Blitzschlag jährlich etwa 24 000 Todesopfer und 240 000 Verletzte6. Der tödlichste Blitzeinschlag in der Luftfahrt tötete 91 Menschen, als 1971 der LANSA-Flug 508 in den Amazonas stürzte. Die einzige Überlebende war die 17-jährige Juliane Koepcke, der es gelang, Hilfe zu holen. Auf der anderen Seite hält der US-Park-Ranger Roy C. Sullivan den Guinness-Rekord als derjenige, der sieben Blitzeinschläge überlebte. Er starb an Ursachen, die nicht mit dem Blitzschlag zusammenhängen.
Vieh ist ebenfalls sehr anfällig für die zerstörerischen Folgen von Blitzen, da der Abstand zwischen ihren Beinen sie anfälliger für Schrittspannungen macht. Der tödlichste registrierte Blitz tötete im Jahr 2005 in Australien 68 Jersey-Kühe, die unter einem Baum Schutz suchten. Drei weitere Kühe wurden gelähmt, erholten sich aber wenige Stunden später.
Blitze sind ein faszinierendes Phänomen, aber wir dürfen nicht die großen Ströme vergessen, die bei einem Blitzeinschlag entstehen. Ohne entsprechenden Schutz und Vorbeugung sind Blitze extrem gefährlich für Menschen, Tiere, Gebäude, Wälder, u.a. Fälle.
Referenzen
Dwyer, J. R. & Uman, M. A. Die Physik des Blitzes. Phys. Rep. 534, 147-241 (2014).
Rakov, V. A. et al. New insights into lightning processes gained from triggered-lightning experiments in Florida and Alabama. Journal of Geophysical Research vol. 103 (1998).
Finney, D. L. Lightning threats permafrost. Nat. Clim. Chang. 11, 379-380 (2021).
Chen, Y. et al. Future increases in Arctic lightning and fire risk for permafrost carbon. Nat. Clim. Chang. 11, 404-410 (2021).
Khaykin, S. et al. Die australischen Waldbrände 2019/20 erzeugten einen anhaltenden rauchgeladenen Wirbel, der bis in 35 km Höhe stieg. Commun. Earth Environ. 1, 1-12 (2020).
Cooper, M. A. & Holle, R. L. Reducing Lightning Injuries Worldwide. Springer Natural Hazards (2019).