De manier waarop we over bliksem denken, is meestal enigszins directioneel. Het buigt vanuit de lucht in brekende elektriciteitsstromen, een symbool van de kracht van de storm.
Maar bliksem gaat niet altijd naar beneden, en wetenschappers hebben zojuist een voorlopige meting gedaan die ons zou kunnen helpen begrijpen hoe deze krachtige kracht in de natuur wordt gevormd.
In een bepaald type bliksem dat hoger in de hemel inslaat, genaamd positieve opwaartse flitsen, heeft een team onder leiding van astrofysicus Thomas Origel-Schomont van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (EPFL) de röntgenstraling rechtstreeks gedetecteerd en gemeten.
Opwaartse flitsen zijn een soort bliksem die begint met negatief geladen krachten op een punt op grote hoogte, en geleidelijk naar de hemel stijgt om verbinding te maken met een onweerswolk voordat een positieve lading naar de grond wordt overgebracht. Röntgendetectie kan de schade veroorzaakt door bliksem over de hele wereld helpen beperken.
“Op zeeniveau zijn opwaartse flitsen zeldzaam, maar op grotere hoogte kunnen ze het dominante type worden.” ' zegt Urigel Chaumont. “Het kan ook schadelijker zijn, omdat bij een opwaartse flits de bliksem langer in contact blijft met de structuur dan tijdens een neerwaartse flits, waardoor het meer tijd heeft om de elektrische lading over te dragen.”
Röntgenstralen zijn een bekende metgezel van bliksem. We hebben het gedetecteerd bij neerwaartse bliksem van wolk naar aarde, en bij raketgetriggerde bliksem, in beide gevallen tijdens de fase van de neerwaartse negatieve pijlleider. Het werd ontdekt in de Archer Leader-fase van Ascendant Negative Lightning.
Maar de röntgendetectie van de pioniersfase van vier positieve bliksemflitsen afkomstig van de Santis-toren in Zwitserland, zeggen Origiel-Chaumont en hun team, is een nieuw hulpmiddel om bliksem te begrijpen.
“Het feitelijke mechanisme waardoor bliksem ontstaat en zich verspreidt, blijft een mysterie.” Ze leggen het uit. “Het observeren van de bliksem die opstijgt uit hoge constructies zoals de Santis-toren maakt het mogelijk om röntgenmetingen te correleren met andere grootheden die tegelijkertijd worden gemeten, zoals hogesnelheidsvideowaarnemingen en elektrische stromen.”
Santis Tower is een geweldige locatie voor het bestuderen van bliksem. Het gebouw is ontworpen en gebruikt als communicatietoren en weerobservatiestation, is 124 meter hoog en bevindt zich op de top van de 2502 meter hoge berg Santis in de Appenzeller Alpen.
Het steekt als een vinger in de lucht en is een belangrijk doelwit voor bliksem; Hij werd inderdaad getroffen door elektrische schokken Ongeveer 100 keer per jaar.
Omdat het zo hoog ligt en er vrij zicht is op nabijgelegen bergen, is het een uitstekende plek om bliksemgedrag vast te leggen en te analyseren. De onderzoekers legden hun vier opwaartse flitsen vast met behulp van hogesnelheidscamera's; Eén enkele flits werd opgenomen met een verbazingwekkende snelheid van 24.000 beelden per seconde.
Met deze camera's konden onderzoekers het verschil zien tussen positieve opwaartse flitsen die röntgenstralen uitzenden en flitsen die dat niet doen. De röntgenstraling is zeer kort, verdwijnt binnen de eerste milliseconde van leidervorming en gaat gepaard met zeer snelle veranderingen in het elektrische veld, evenals met de snelheid waarmee de stroom verandert.
Onderzoekers zeggen dat dit gevolgen heeft voor het verminderen van de hoeveelheid schade die bliksem aan menselijke structuren veroorzaakt.
“Als natuurkundige vind ik het leuk om de theorie achter waarnemingen te begrijpen, maar deze informatie is ook belangrijk voor het begrijpen van bliksem vanuit een technisch perspectief.” ' zegt Urigel Chaumont.
“Steeds meer constructies op grote hoogte, zoals windturbines en vliegtuigen, worden opgebouwd uit composietmaterialen. Deze zijn minder geleidend dan metalen zoals aluminium, waardoor ze meer opwarmen, waardoor ze kwetsbaar zijn voor schade door opwaartse bliksem.”
Het onderzoek van het team is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
