Das mysteriöse Hexenfeuer und Mazu-Feuer, das die Alten erlebten ... Was genau ist Kugelblitz?

Diese französische Illustration zeigt einen Kugelblitz, der durch ein Fenster in einen Raum eindringt, ein Phänomen, das im Laufe der Geschichte viele Male dokumentiert wurde.

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Leviathan Press:

Das im Artikel erwähnte „Elmsfeuer“, auch als Hexenfeuer bekannt, wurde im alten China Mazu-Feuer genannt. Es handelt sich um ein Naturphänomen, das Seefahrer seit der Antike bei der Navigation beobachten. Es tritt häufig bei Gewittern auf und erzeugt flammenartige blau-weiße Blitze auf spitzen Objekten, beispielsweise der Spitze eines Schiffsmastes. Elmsfeuer kann auch auf den Hörnern von Nutztieren wie Rindern und Schafen oder auf anderen scharfen Gegenständen auftreten. Das Elmsfeuer ist ein Phänomen einer Koronaentladung. Aufgrund der sehr großen elektrischen Potenzialdifferenz in der Umgebung (was bei schweren Gewittern sehr häufig vorkommt) wird die Durchschlagspannung der Luft (etwa 3 Millionen Volt pro Meter) überschritten, wodurch die Luft zu einem Leiter (Plasma) wird und beim Leiten von Elektrizität starkes Licht aussendet.

Am 7. Juni 1195 wurde ein englischer Benediktinermönch aus Canterbury namens Gervase Zeuge eines Gewitters, das über der Stadt London niederging. Dies lag offensichtlich jenseits der Vorstellungskraft des Mönchs:

Am 7. Juni, gegen 18 Uhr, erschien eine dicke, dunkle Wolke über London. Sie dehnte sich immer weiter aus, während die Sonne ringsum hell schien. Mitten in dieser Wolke befand sich eine Öffnung wie eine Mühle, aus der aus dem Nichts eine weiße Substanz hervortrat. Die Substanz nahm eine kugelförmige Gestalt an und schwebte zwischen der Themse und der Residenz des Bischofs von Norwich. Dann fiel ein Feuerball in den Fluss, drehte sich und landete immer wieder unter der Mauer des Bischofshauses.

Fast 400 Jahre später, am 21. Oktober 1638, traf ein weiterer schwerer Sturm die Moorstadt Widecombe in Devon. Viele Einwohner der Stadt besuchten damals den Gottesdienst, als sich plötzlich folgende ungewöhnliche Szene ereignete:

„…es gab einen schrecklichen Lärm, donnerndes Grollen und schreckliche, seltsame Blitze… Die ganze Kirche wurde augenblicklich von Feuerblitzen erleuchtet und war voller Rauch und einem schwefelartigen Geruch. Zuerst sahen sie einen riesigen Feuerball, der durch die Fenster hereinkam und die Kirche durchquerte. Das erschreckte die ganze Gemeinde so sehr, dass die meisten von ihnen von ihren Sitzen fielen…“

Ein späterer Holzschnitt eines anonymen Künstlers zeigt den Feuerball in der Wildcombe Church. © Wikipedia

Zeugenaussagen zufolge raste ein „riesiger Feuerball“ durch die Kirche, zerstörte Steine ​​und Holzbalken und setzte die Kleidung der Gläubigen in Brand. Irgendwann zerbrach der Feuerball in zwei Hälften, wobei eine Hälfte ein Fenster zerschmetterte und die andere irgendwo im Inneren der Kirche verschwand. Dabei kamen vier Menschen ums Leben, 60 weitere wurden verletzt. Der Feuerball hinterließ lediglich Rauch und einen beißenden Schwefelgeruch. Dies sind die beiden frühesten Aufzeichnungen von Kugelblitzen. Kugelblitze sind eines der seltsamsten und seltensten Naturphänomene. Es wird oft als schwebender Ball aus Licht oder Feuer beschrieben, der sich von selbst bewegt und dann plötzlich verschwindet.

Während die ersten schriftlichen Aufzeichnungen über Kugelblitze erst aus dem 12. Jahrhundert n. Chr. stammen, ist der Mensch diesem Phänomen wahrscheinlich schon seit Anbeginn der Zivilisation begegnet. In der japanischen Folklore werden beispielsweise Hitodama erwähnt, leuchtende Kugeln, von denen man glaubt, dass sie die Geister der Toten darstellen, die den Menschen nachts folgen.

Hermann Hendrich. Irrlicht und die Schlange. © Wikipedia

Ähnliche Sehenswürdigkeiten sind die Min-Min-Lichter des australischen Outbacks und das Irrlicht der europäischen Folklore – ein blasses blaugrünes Licht, das über Sümpfen und Feuchtgebieten flackert. Die beiden letztgenannten Phänomene sind jedoch unterschiedlich. Die geisterhaften Feuergeister können durch die Brechung von Autoscheinwerfern und anderen Lichtquellen durch die kalte Luftschicht verursacht werden. Die geisterhaften Brände entstehen durch die Selbstentzündung von Sumpfgasen wie Phosphin, Diphosphin und Methan nach dem Kontakt mit der Luft.

So könnte ein Irrlicht aussehen. © Sean B. Palmer

Neben seiner Seltenheit ist es auch deshalb so schwierig, Kugelblitze zu bestimmen, weil sie bei unterschiedlichen Sichtungen eine große Vielfalt an Merkmalen aufweisen. Kugelblitze werden zwar normalerweise mit Gewittern in Verbindung gebracht, können aber auch an klaren Tagen und – interessanterweise – häufig bei Erdbeben beobachtet werden. Zeugen beschrieben die Kugeln als Durchmesser von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern, mit Farben von Hellblau über Gelb, Orange, Rot und sogar Rosa und Formen von Kugeln bis zu Rechtecken, Scheiben- oder Stabformen und mehrlappigen Formen. In vielen Fällen verschwanden die Kugeln völlig lautlos, während sie in anderen Fällen ein lautes Summen oder Knistern von sich gaben und dann mit einem heftigen Knall verschwanden. Obwohl Kugelblitze normalerweise über Land auftreten, wurden sie auch auf See beobachtet, wie der britische Seemann John Howell im Dezember 1726 beschrieb:

Als wir am 29. August die Florida Bay passierten, fiel ein riesiger Feuerball vom Himmel und zerbrach unsere Masten in unglaubliche Stücke. Auch unsere Hauptspieren, drei Planken unter Wasser und drei Planken an Deck zerbrachen. Ein Mann war sofort tot, einem anderen wurde die Hand abgerissen, und unsere Segel wären ohne den starken Regen ein einziger Feuerball gewesen.

Mehr als zwanzig Jahre später, im Jahr 1749, berichtete Dr. Gregory an Bord des Schlachtschiffs HMS Montague der Royal Navy über den folgenden Vorfall:

Am 4. November 1749 befand sich Admiral Chambers an Bord der Montagu, als er kurz vor Mittag etwa fünf Kilometer von ihnen entfernt einen riesigen blauen Feuerball bemerkte. Sie holten sofort das Marssegel ein, doch der Feuerball kam so schnell, dass er, bevor sie das Großsegel hissen konnten, fast senkrecht aufstieg und etwa vierzig oder fünfzig Meter von der Hauptankerkette entfernt mit einem Geräusch explodierte, als ob hundert Kanonen gleichzeitig abgefeuert worden wären, und einen starken Schwefelgeruch hinterließ. Die Explosion riss den Großmast in Stücke. Fünf Männer wurden niedergeschlagen, einer von ihnen schwer verletzt. Vor der Explosion sah der Feuerball so groß aus wie ein großer Mühlstein.

In den letzten Jahren wurden Kugelblitze sogar von Flugzeugen aus beobachtet. Der renommierte britische Radioastronom Roger Clifton Jennison berichtete am 19. März 1963 von der folgenden Sichtung:

Ich saß auf einem Nachtflug von New York nach Washington im vorderen Teil der Kabine eines Ganzmetallflugzeugs. Das Flugzeug geriet in ein Gewitter und wurde plötzlich von einer hellen elektrischen Entladung erfasst. Nach wenigen Sekunden tauchte eine leuchtende Kugel mit einem Durchmesser von etwas mehr als 20 cm aus dem Cockpit auf und flog etwa 50 cm von mir entfernt den Gang des Flugzeugs entlang, wobei sie über die gesamte sichtbare Entfernung dieselbe Höhe und Richtung beibehielt.

Auch andere namhafte Persönlichkeiten sind auf Kugelblitze gestoßen, darunter der britische Okkultist Aleister Crowley und der russische Zar Nikolaus II., der das Phänomen als Kind bei einem Besuch bei seinem Großvater Alexander II. in Peterhof beobachtete:

Während mein Großvater und ich in der Kapelle beteten, brach ein Gewitter aus. Blitze zuckten nacheinander, und der Donner schien die ganze Welt zu erschüttern. Plötzlich verfinsterte sich der Himmel, ein Windstoß wehte durch die offene Tür, blies die Kerzen vor der Ikone aus, der Donner grollte lauter als zuvor, und plötzlich sah ich einen Feuerball durch das Fenster fliegen, direkt über dem Kopf der Ikone. Der Blitz kreiste auf dem Boden, flog dann über den Kronleuchter hinweg, aus der Tür hinaus und in den Park. Mir sank das Herz, und ich sah meinen Großvater an – sein Gesicht war ungewöhnlich ruhig. Ich fand es unangebracht, so viel Angst zu haben. Die Menschen sollten einfach hinschauen und an Gottes Barmherzigkeit glauben, genau wie mein Großvater. Als der Blitz die ganze Kirche durchfuhr und plötzlich aus der Tür flog, sah ich meinen Großvater wieder an. Ein schwaches Lächeln erschien auf seinem Gesicht, und er nickte mir zu. Meine Panik verschwand, und von da an hatte ich keine Angst mehr vor Stürmen.“

Diese unterschiedlichen Aufzeichnungen veranschaulichen deutlich eine weitere rätselhafte Eigenschaft von Kugelblitzen. Manchmal scheinen diese Lichtbälle keine Wirkung auf ihre Umgebung zu haben und durchdringen Wände und andere feste Objekte, ohne eine Spur zu hinterlassen. Manchmal können sie jedoch auch extrem zerstörerisch sein, Fenster zertrümmern, Feuer auslösen und sogar Menschenleben fordern. Noch seltsamer ist, dass leitfähige Objekte offenbar weitaus stärker betroffen sind als nicht leitfähige: In vielen Berichten über Kugelblitze werden Metallgegenstände wie Stromzähler und Metallrohre oft gewaltsam aus Häusern gerissen und auf die Straße geworfen.

Kugelblitze, die durch einen Kamin in einen Raum eindringen, aus G. Hartwig, The Aerial World, 1886. © Weather & Radar

Ein Detail, das in allen Berichten allgemein gleich ist, ist jedoch, dass diese Lichtkugeln typischerweise einen schwefelartigen Geruch hinterlassen. Obwohl Kugelblitze sehr schwer zu untersuchen sind, sind sie tatsächlich nicht so selten wie allgemein angenommen. In einer 1960 in den Proceedings of the Division of Plasma Physics der American Physical Society veröffentlichten Studie analysierte J. R. McNally etwa 10.000 Augenzeugenberichte und kam zu dem Schluss, dass bis zu 5 % der Weltbevölkerung irgendwann in ihrem Leben Kugelblitze gesehen hatten. Dies lässt darauf schließen, dass das Phänomen eigentlich recht häufig vorkommt. Allerdings ist es aufgrund der Größe der Erde nicht immer möglich, dass jemand - und schon gar nicht ein gut ausgebildeter und gut ausgerüsteter Wissenschaftler - es persönlich beobachtet. Einige Forscher haben Glück. So befand sich beispielsweise der sowjetische Atmosphärenchemiker Mikhail Dmitriev 1965 auf einer Expedition in der Nähe von Archangelsk im Nordwesten Russlands, als in der Nähe seines Lagers ein Blitz in den Boden einschlug. Aus dem Blitz entstand ein Feuerball mit einem Durchmesser von etwa 16 Zentimetern. Es schwebte eine Weile in Bodennähe und flog dann knisternd über das Lager. Anschließend flog es in den nahegelegenen Wald und verschwand, wobei es eine Spur dunkelblauen Rauchs und einen stechenden Geruch hinterließ. Dmitriev verwendete rasch eine Reihe von Vakuum-Airbags, um eine Rauchprobe zu entnehmen. Später stellte sich heraus, dass die Ozon- und Stickstoffdioxidwerte in diesen Proben 50- bis 100-mal höher waren als normal. Diese Gase werden normalerweise durch elektrische Hochspannungsentladungen erzeugt.

Im Oktober 2022 filmte Airbus-Kapitän Luis Andress auf einem Flug von Miami nach Denver das beeindruckende „Elmsfeuer“. © Luis Andress/SWNS

Tatsächlich wird Kugelblitz oft mit einer anderen, häufigeren Blitzart verwechselt, dem Elmsfeuer. Beim „Elmsfeuer“ handelt es sich um eine blaue Koronaentladung, die häufig an Schiffsmasten oder Flugzeugflügeln auftritt. Es handelt sich jedoch mit ziemlicher Sicherheit um unterschiedliche Phänomene, da das Elmsfeuer eine scharfe Spitze oder Kante erfordert, um das Durchschlagspotenzial der umgebenden Luft zu überwinden, während Kugelblitze völlig unabhängig und stabil sind.

Tesla mit einem Feuerball, von Warwick Goble, 1899. © wikimedia

Da es äußerst schwierig ist, Kugelblitze in einer natürlichen Umgebung zu beobachten, konzentrierte sich die Forschung größtenteils auf den Versuch, das Phänomen im Labor nachzubilden. Einer der ersten, dem dies gelang, war jedermanns beliebtester serbischer „verrückter“ Wissenschaftler, Nikola Tesla, der in der Ausgabe des Magazins Electrical World and Engineer vom 5. März 1904 erklärte:

„Ich habe zwar nie einen Feuerball gesehen, aber dafür ist es mir später gelungen, das Muster ihrer Entstehung zu bestimmen und sie künstlich zu erzeugen.“

In Zeitungsberichten hieß es damals auch, Tesla habe, um die Kunden zufriedenzustellen, oft Kugelblitze mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern hergestellt. Für Tesla war dieses Phänomen jedoch nur ein unerwartetes Nebenprodukt seiner Forschungen zur drahtlosen Energieübertragung und er sagte sehr wenig zu diesem Thema. Wir müssen darauf hinweisen, dass ein Großteil der damaligen Medienberichterstattung über Tesla stark übertrieben war. Diese Behauptungen sollten daher mit Vorsicht betrachtet werden. Dennoch dienen Teslas faszinierende Experimente auch heute noch als Inspiration für spätere Kugelblitzforscher. Die nächste bedeutende Person, die Kugelblitze ernsthaft erforschte, war der britische Physiker James L. Tuck. Tucker war ein Sprengstoffexperte und gehörte während des Zweiten Weltkriegs zur britischen Delegation beim Manhattan-Projekt. Nach dem Krieg blieb Tucker am Los Alamos National Laboratory und war maßgeblich an der frühen Kernfusionsforschung beteiligt. Während dieser Zeit hörte Tucker von vielen U-Bootfahrern aus dem Zweiten Weltkrieg, dass sie versehentlich Kugelblitze verursacht hätten, als sie die Schalter ausschalteten, die die Batterien ihrer U-Boote mit den Elektromotoren verbanden. Diese Feuerbälle schwebten lange Zeit über dem Deck und verbrannten sich manchmal die Beine. Diese Geschichten faszinierten Tucker, der glaubte, dass die Lösung des Rätsels um die Kugelblitze dazu beitragen könnte, ein anderes, wichtigeres wissenschaftliches Rätsel zu lösen.

Die Wahrscheinlichkeitsmaschine von James Tucker. © Wissenschaftsfoto

Zu dieser Zeit basierte die Kernfusionsforschung größtenteils auf dem „Kompressionsprinzip“: Dabei wurden Magnetfelder verwendet, um Plasma einzuschließen und zu komprimieren, wodurch die Atomfusion ausgelöst und Energie freigesetzt wurde. Anders als bei den späteren ringförmigen Tokamak-Reaktoren wurde bei den frühen Experimenten nicht versucht, das Plasma für lange Zeit einzuschließen, sondern vielmehr versucht, die Kernfusion so schnell wie möglich herbeizuführen und die Energie zu gewinnen, bevor sich das Plasma auflöste. Leider scheiterten alle der ersten experimentellen Kernfusionsreaktionen (wie etwa Lyman Spitzers Stellarator und James Tuckers Perhapsatron) wiederholt aufgrund von Instabilitäten innerhalb des Plasmas.

Der Stellarator von Lyman Spitzer. © Princeton Plasma Physics Laboratory

Damals glaubte man allgemein, dass Kugelblitze ebenfalls eine Art Plasma seien – eine superheiße Substanz aus heißem ionisiertem Gas. Doch anders als bei Stellaratoren und probabilistischen Geräten ist das Plasma in Kugelblitzen irgendwie in der Lage, minutenlang vollständig eingeschlossen und stabil zu bleiben. Tucker glaubt, dass die Erforschung der Gründe dafür der Schlüssel zur Lösung des Problems der Kernfusion sein könnte. Glücklicherweise entdeckte er bald darauf in einem Lagerraum in Los Alamos ein komplettes elektrisches U-Boot-System. Tucker überzeugte eine Gruppe von Kollegen, die Ausrüstung in einem verlassenen Testbunker zu installieren. Im Laufe der nächsten zweieinhalb Jahre luden und entluden sie die Batterie tausende Male und zeichneten die Ergebnisse auf Film auf. Bei den meisten Experimenten kam es nur zu einem normalen Funkenregen, doch als Tucker den Film eines Tests überprüfte, entdeckte er in vier Bildern eine leuchtend weiße Kugel mit einem Durchmesser von etwa vier Zentimetern, die sich schnell über den Boden bewegte. Leider wurde der Versuchsbunker später abgebaut und Tucker konnte seine Experimente nicht fortsetzen. Er ging 1973 in Los Alamos in den Ruhestand und starb 1980 im Alter von 70 Jahren. Tucker teilte seine Kugelblitzfotos mit vielen Menschen, einer davon war der unabhängige Experimentator Robert K. Golka aus Brockton, Massachusetts. Als Anhänger von Nikola Tesla war Gorka entschlossen, Teslas Traum von der drahtlosen Übertragung von Elektrizität rund um die Welt zu verwirklichen und die Kernfusionsenergie als saubere, unbegrenzte Energiequelle der Zukunft zu entwickeln.

Gorka und seine Teslaspule. © rdmenzies

1974 zog Gorka nach Wendover, Utah, und ließ sich in einem 55.000 Quadratmeter großen verlassenen Hangar in der Nähe des Luftwaffenstützpunkts Wendover nieder. Hier baute er aus Armee-Überschussteilen und Schrott vom örtlichen Schrottplatz die größte Teslaspule der Welt zusammen. Im Laufe der nächsten Jahre aktivierte er die riesige Spule mehrere Male und erzeugte dabei mehrere Meter lange Blitze mit einer Spannung von 20 Millionen Volt. Doch nur in seltenen Fällen kann dieses eindrucksvolle Lichtspektakel etwas erzeugen, das einem Kugelblitz ähnelt. 1980 fanden Gorkas Experimente ein abruptes Ende. Die US-Luftwaffe vermietete ihm den Hangar einst für einen symbolischen Preis von 1 Dollar pro Jahr und übertrug ihn später an die Stadt Windward, die die Miete daraufhin um 2.400 Prozent erhöhte. Dies löste einen langen und erbitterten Rechtsstreit zwischen Gorka und der Stadt Windward aus, deren Einwohner und Regierung Gorka für nichts weiter als einen Verrückten hielten, der etwas umsonst bekam. Schließlich verließ Gorka Windward und kehrte nach Massachusetts zurück, wo er beschloss, die U-Boot-Batterieexperimente von James Tucker zu wiederholen. Allerdings waren U-Boot-Batterien aus dem Zweiten Weltkrieg zu dieser Zeit bereits recht schwer zu bekommen. Gorka nahm dann Kontakt mit dem Präsidenten der Boston and Maine Railroad auf und konnte ihn davon überzeugen, zwei Lokomotiven, mehrere Güterwaggons und anderthalb Meilen Gleis bereitzustellen. Gorka schrieb in der Märzausgabe 1985 des Magazins Radio Electronics:

Zu Versuchszwecken habe ich einen U-Boot-Leistungsschalter in den Hochspannungskreis zwischen dem 1.600 PS starken Dieselgenerator und dem 2.000 PS starken Elektromotor unter der Lokomotive geschaltet. Durch das Umlegen eines Schutzschalters (mithilfe eines langen Besenstiels) können Kugelblitze erzeugt werden.

Die Wirkung des Einschaltens des Leistungsschalters ist erstaunlich. Die Temperatur im Führerstand der Lokomotive würde sofort von 15,5 °C auf 43,3 °C steigen. Wie Sie sich vorstellen können, konnten es die Leute kaum erwarten, aus dem Auto auszusteigen und frische Luft zu schnappen. Das konnte ich natürlich nicht tun, da der Zug noch in Bewegung war (etwa 32 km/h) und das Ergebnis wäre gewesen, dass der Zug von den Gleisen entgleist und das Experiment zerstört hätte ... Dies wäre das erste Plasmaphysik-Experiment gewesen, das jemals in einem fahrenden Zug durchgeführt wurde!

Was für ein verrückter Typ.

Basierend auf diesen Experimenten gelangte Gorka zu einigen interessanten Schlussfolgerungen über die Physik hinter Kugelblitzen:

Nachdem ich das Experiment mehrmals wiederholt hatte, war ich schließlich überzeugt, dass der Feuerballeffekt auf die Beseitigung der Turbulenzen zurückzuführen war. Tatsächlich stellte ich fest, dass der Effekt am wahrscheinlichsten auftrat, wenn ich Türen und Fenster des Cockpits geschlossen hatte … Ich denke jetzt, dass es eher einem wirbelnden Partikelstrom als einem elektrostatischen Hochspannungseffekt ähnelt; also eher einem riesigen Plasmawirbel-Donut mit einem kleinen Loch in der Mitte als einer elektrostatischen Kugel. Nun gibt es viele Phänomene in der Luftfahrttechnik, insbesondere in der Strömungsdynamik, die noch nicht vollständig verstanden sind. Eines davon ist die Physik der Wirbel. Man kann einen Rauchring in einen anderen blasen, und der innere Ring kann sich hin und her bewegen. Man kann auch einen stationären Rauchring blasen. In Flüssigkeiten können die Ringe Kugeln und andere Formen bilden.

Gorka experimentierte bis zu seinem Tod im Jahr 2018 im Alter von 80 Jahren weiter mit Kugelblitzen, drahtloser Energieübertragung, Fusion und anderen Projekten – und versuchte dabei, so viel Geld und Ausrüstung wie möglich zusammenzukratzen. An dieser Stelle ist es wichtig anzumerken, dass man Gorkas Methoden und Schlussfolgerungen als unabhängiger Forscher und Mitglied der „Randwissenschafts“-Community mit einer gewissen Skepsis betrachten sollte.

© Wetter & Radar

Die Tatsache, dass sich jahrzehntelang nur Randwissenschaftler wie Gorka mit Kugelblitzen beschäftigten, führte dazu, dass das Thema auf tragische Weise in den Fängen der Pseudowissenschaft versank. So wird beispielsweise in einem weit verbreiteten Bericht behauptet, dass eines von James Tuckers Experimenten mit einer U-Boot-Batterie in einer Explosion endete, die den Testbunker völlig zerstörte – eine Explosion, die in keinem Verhältnis zu den geringen Mengen Methangas stand, die bei dem Experiment verwendet wurden. Verschwörungstheoretiker behaupten außerdem häufig, dass Tuckers Forschung – und die Kugelblitzforschung im Allgemeinen – vom US-Militär aktiv unterdrückt wurde, um seine Forschung zu gerichteten Plasmawaffen zu schützen. Glücklicherweise hat der Kugelblitz in den letzten Jahren mehr Aufmerksamkeit bei den etablierten Wissenschaftlern auf sich gezogen und man kommt der Lösung des Rätsels dieses schwer fassbaren Naturphänomens immer näher. Im Jahr 1955 schlug der sowjetische Wissenschaftler Pjotr ​​Kapiza erstmals eine umfassende theoretische Erklärung für die Entstehung von Kugelblitzen vor – die „Maser-Soliton-Theorie“. Vereinfacht ausgedrückt glaubte Kapitsa, dass ein Blitz unter bestimmten Bedingungen ein großes Volumen der umgebenden Luft in einen riesigen Mikrowellen-Maser (MASER) verwandeln könne. Die von diesem Mikrowellenmaser erzeugten starken Mikrowellenimpulse verursachen einen dielektrischen Durchschlag der umgebenden Luft und bilden eine Plasmakugel. Theoretisch kann dieser Mikrowelleneffekt noch einige Zeit nach dem Blitzeinschlag anhalten und die erzeugten Mikrowellenimpulse werden die Plasmakugel weiterhin nähren und ihre Existenz aufrechterhalten.

Peter Kapitsa (1894-1984). © Militärische Überprüfung

Kapitsas Theorie erklärt viele der rätselhaften Eigenschaften von Kugelblitzen auf anschauliche Weise. Kugelblitze treten beispielsweise fast immer in offenem Gelände auf und nie in der Nähe von Berggipfeln, hohen Gebäuden oder anderen hohen Bauwerken, die normalerweise Blitze anziehen. Dies liegt daran, dass derartige Objekte das elektrische Feld konzentrieren, wodurch der Blitz bei einem niedrigeren Potenzial entladen wird und ein geringeres Volumen der umgebenden Luft beeinflusst wird. Dadurch wird die Entstehung eines Mikrowellen-Masereffekts verhindert. Darüber hinaus sind Kugelblitze, die sich in geschlossenen, leitfähigen Strukturen (wie Flugzeugrümpfen oder U-Boot-Rümpfen) bilden, tendenziell energiearm und relativ harmlos, während Kugelblitze, die sich in offeneren Bereichen bilden, tendenziell zerstörerischer sind. Auch die Laser-Soliton-Theorie erklärt dies: Sie sagt voraus, dass die maximale Energie eines Lasers in einer solchen geschlossenen Umgebung nur 10 Joule beträgt, während sie in einer offeneren Umgebung 100 bis 1000 Joule beträgt.

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Schließlich erklärt die Maser-Soliton-Theorie die Tendenz des Kugelblitzes, am Ende seines Lebenszyklus zu explodieren, und seine starken Auswirkungen auf leitfähige Objekte. Laut Kapitsa werden, wenn der Plasmaball keine Energie mehr hat und zu zerfallen beginnt, die Photonen, die den Masereffekt antreiben, plötzlich freigesetzt und vervielfachen sich schnell durch ein Phänomen namens „Photonenlawine“, das enorme Mengen an Hitze und starke Magnetfelder erzeugt, die komplexe Objekte aus leitenden und nichtleitenden Materialien auseinanderreißen können.

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Es ist kaum zu glauben, aber Kugelblitze lassen sich ganz einfach in einer gewöhnlichen Mikrowelle nachbilden. Stellen Sie einfach eine brennende Kerze, ein Streichholz oder eine andere Kohlenstoffquelle in die Mikrowelle und schalten Sie sie ein. Innerhalb weniger Sekunden schießt eine glühende Kugel aus weißem Plasma aus der Flamme und bewegt sich über die Oberseite der Mikrowelle. Dabei ist sie auf die konzentrierte Mikrowellenenergie angewiesen, die das Magnetron der Mikrowelle liefert, und hält mehrere Sekunden lang an.

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Im Jahr 2009 reproduzierten die israelischen Physiker Eli Jerby und Vladimir Dikhtyar den Effekt auf kontrolliertere Weise, indem sie das Magnetron eines handelsüblichen 600-Watt-Mikrowellenherds in einen „Mikrowellenbohrer“ mit zwei Millimeter Durchmesser umbauten, der einen konzentrierten Mikrowellenstrahl projizieren konnte. Das Team richtete das Gerät auf verschiedene Materialien, darunter Glas, reines Silizium, Kupfer, Kohlenstoff, Wasser und verschiedene Salze und beobachtete, dass viele dieser Materialien bei extrem hoher Erhitzung leuchtende, quallenartige Plasmawolken bildeten, die in einem Metallbehälter schwebten und umhersprangen und etwa 10 Millisekunden lang existierten. Weitere Untersuchungen ergaben, dass diese Plasmabälle aus winzigen verdampften Partikeln mit einem Durchmesser von etwa 50 Nanometern bestehen.

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Diese Ergebnisse scheinen eine Theorie zu stützen, die erstmals im Jahr 2000 vom britischen Chemieingenieursprofessor John Abrahamson aufgestellt wurde und die sogenannte „Erdklumpenhypothese“[1] genannt wird. Die Theorie besagt, dass Kugelblitze durch einen gewöhnlichen Blitz ausgelöst werden, der in Erde einschlägt, die das Element Silizium enthält. Durch die intensive Hitze des Blitzes wird Silizium im Boden verdampft und in die Luft geschleudert. Wenn Kohlenstoff vorhanden ist (z. B. aus organischer Substanz), reagiert dieser bevorzugt mit dem Sauerstoff in der Luft und hinterlässt eine Kugel aus reinem Siliziumdampf. Der Sauerstoff verbindet sich dann erneut mit dem Silizium und oxidiert es schnell, wodurch eine exotherme Reaktion entsteht, bei der eine weißglühende Plasmakugel entsteht, die mehrere Sekunden lang brennt. Die Theorie wird durch Experimente gestützt, die 2007 von Antonio Pavão und Gerson Paiva von der Bundesuniversität Pernambuco in Brasilien durchgeführt wurden. Sie erhitzten eine reine Siliziumscheibe mit einem intensiven Lichtbogen und erzeugten so eine Plasmakugel, die mehrere Sekunden lang bestehen blieb. Einige Experimente deuten jedoch darauf hin, dass auch andere Elemente bei der Entstehung von Kugelblitzen eine Rolle spielen könnten. Im Jahr 2006 löste ein Team unter der Leitung des Plasmaphysikers Gerd Fussman vom Max-Planck-Institut in Berlin eine Hochspannungsentladung am Boden eines Wasserbehälters aus. Dadurch entstanden leuchtende Kugeln, die sie „Plasmakugeln“ nannten. Diese stiegen aus dem Wasser auf und hielten etwa 300 Millisekunden lang – fast 100 Mal so lange wie die erwartete Lebensdauer solcher Plasmen. Darüber hinaus waren diese Plasmabälle relativ kühl und verbrannten nicht einmal ein Stück Papier auf ihrem Weg. Dieses Ergebnis ist interessant, da Kugelblitze häufig in der Nähe von Gewässern auftreten. Tatsächlich fand die oben erwähnte Begegnung von Michail Dmitrijew im Jahr 1965 am Ufer des Flusses Onega statt. Wenn Kugelblitze tatsächlich Plasma sind, was bindet sie dann in der Kugel? Schließlich müssen bei Experimenten der Plasmaphysik, beispielsweise in Kernfusionsreaktoren, extern erzeugte Magnetfelder zur Kontrolle des Plasmas genutzt werden. Die Antwort könnte in einer einzigartigen physikalischen Einheit namens magnetisches Skyrmion liegen , einer Ansammlung mehrerer magnetischer Wirbel, die ein stabiles, in sich geschlossenes und sich selbst verstärkendes Wellenpaket oder Soliton bilden. Diese Kombination magnetischer Wirbel könnte theoretisch dafür sorgen, dass ein Plasma mehrere Minuten lang bestehen bleibt, ohne dass eine externe Energiequelle erforderlich ist. Obwohl die Theorie bereits in den 1970er-Jahren aufgestellt und in den 1990er-Jahren als Erklärung für Kugelblitze vorgeschlagen wurde, gelang es einem Team von Physikern am Amherst College und der Aalto-Universität erst 2018, im Labor ein Skyrmion zu erzeugen. Dabei wurde ein Bose-Einstein-Kondensat verwendet, eine exotische Form von Materie, die entsteht, wenn Atome auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Obwohl noch viel Forschung nötig ist, um zu bestätigen, ob Skyrmionen tatsächlich der Schlüssel zur langen Lebensdauer von Kugelblitzen sind, weist diese Entdeckung den Weg für die Erforschung von Kugelblitzen und zeigt, dass Robert Gorkas Spekulation, dass es sich bei Kugelblitzen um einen stabilen magnetischen Wirbel handeln könnte, der Wahrheit sehr nahe kommt. Während die meisten aktuellen Kugelblitzmodelle auf Plasma basieren, gibt es auch einige exotischere Theorien. Vladimir Torchigin von der Russischen Akademie der Wissenschaften stellte beispielsweise die Hypothese auf, dass Kugelblitze tatsächlich aus einer großen Zahl von Photonen bestehen, die in einer dünnen Blase – ähnlich einer Seifenblase – gefangen sind, die das gefangene Licht auf sich selbst zurückwirft und so verhindert, dass es entweicht. Unterdessen hat der ukrainische Forscher Oleg Meshchyreyakov die Nanobatterie-Hypothese aufgestellt und argumentiert, dass die Nanopartikel im Inneren von Kugelblitzen wie chemische Batterien wirken und eine kontinuierliche Stromentladung erzeugen, die die Kugel über lange Zeit am Leben erhalten kann. Was die mysteriöse Fähigkeit des Kugelblitzes betrifft, feste Objekte – sogar leitfähige Metallplatten – zu durchdringen, so gehen einige Theorien davon aus, dass die Kugeln winzige Löcher erzeugen und zusammendrücken oder dass das Plasma einen Ausbruch von Neutrinos erzeugt – bekanntermaßen inerte Teilchen, die fast jedes Material durchdringen können. Die vielleicht radikalste Theorie zur Natur von Kugelblitzen stammt jedoch von J. Peer und A. Kendle vom Institut für Ionen- und Angewandte Physik im österreichischen Innsbruck, die 2010 eine kühne Hypothese aufstellten: Kugelblitze existieren in Wirklichkeit nicht. Die beiden stellten die Hypothese auf, dass es sich bei den Lichtkugeln, die man bei Gewittern oft sieht, in Wirklichkeit um optische Täuschungen handelte, die durch elektromagnetische Impulse von Blitzen in der Nähe verursacht wurden. Zur Unterstützung dieser Hypothese verweisen Peele und Kendall auf die Technik der transkraniellen Magnetstimulation (TMS). TMS wird häufig in der neurologischen Forschung und bei experimentellen Behandlungen für eine Vielzahl von Erkrankungen, einschließlich Depressionen und Epilepsie, eingesetzt, um verschiedene Bereiche des Gehirns durch hochkonzentrierte Magnetfelder nicht-invasiv zu stimulieren. Abhängig vom stimulierten Bereich des Gehirns kann TMS eine Vielzahl von Halluzinationen hervorrufen, darunter sich bewegende Lichtpunkte oder „Lichtkugeln“, die als Magnetophosphoreszenz bekannt sind. Peel und Kendall haben gezeigt, dass Blitze in einer Entfernung von weniger als 100 Metern elektromagnetische Felder erzeugen können, die stark genug sind, um den visuellen Kortex des Gehirns auf die gleiche Weise wie TMS zu stimulieren. Das bedeutet, dass „Kugelblitze“ tatsächlich eine durch Magnetfelder hervorgerufene Illusion sein könnten. Diese Theorie ist zwar faszinierend, kann jedoch die physikalischen Auswirkungen von Kugelblitzen wie Rauch, Schwefelgeruch und in manchen Fällen die weitreichende Zerstörung, die sie hinterlassen, nicht erklären. Daher kann diese Hypothese nur einen kleinen Teil der Kugelblitzsichtungen erklären. Alle diese Theorien bleiben reine Spekulation.

Kugelblitz, beobachtet von einem Forschungsteam der Northwest Normal University. © inge

Glücklicherweise ist genau das im Jahr 2012 einem Team der Northwest Normal University im chinesischen Lanzhou gelungen. Das Team hat auf dem Qinghai-Plateau im Nordwesten Chinas ein Spektrometer aufgestellt, um gewöhnliche Blitze aufzuzeichnen. Während eines Gewitters Ende Juli verursachte ein Blitzeinschlag etwa 900 Meter vom Instrument entfernt einen Kugelblitz, wodurch das Team Hochgeschwindigkeitsbilder und Spektraldaten dieses seltenen Phänomens erfassen konnte. Spektroskopische Analysen ergaben hohe Konzentrationen von Silizium, Eisen und Kalzium – Elemente, die in den hiesigen Böden in großen Mengen vorkommen. Diese Ergebnisse liefern starke Beweise für die sogenannte „Schlammhypothese“, die besagt, dass Kugelblitze aus Bodennanopartikeln bestehen, die nach einem Blitzeinschlag verdampfen und ionisiert werden.[2]

Dennoch besteht noch viel Forschungsbedarf. Bis heute birgt das mysteriöse Phänomen des Kugelblitzes hartnäckig viele seiner Geheimnisse. Sollten diese Geheimnisse jemals gelüftet werden, wäre damit nicht nur dieses jahrtausendealte wissenschaftliche Mysterium gelöst, sondern es könnte auch der Schlüssel zur Erzielung sauberer und nachhaltiger Kernfusionsenergie gefunden werden. Bis dahin werden die Physiker eine echte Erleichterung verspüren.

Quellen:

[1]www.nature.com/articles/35000525[2]journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.035001

Von Gilles Messier

Tempura

Korrekturlesen/Rabbits leichte Schritte

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